Co wspólnego ma delikatne siedemnastowieczne sukno z sekretem ludzkich genów? Wbrew pozorom – wiele... Gdyby nie dbałość Antoniego van Leevenhoeka o jakość sprzedawanych materiałów i ciekawość tego holenderskiego producenta mikroskopów, przedsiębiorcy i przyrodnika, na szkiełko mikroskopowe nie trafiłyby najpierw nitki sukna, potem kawałki liści, a w końcu krew, naskórek, sperma. Zafascynowany mikroświatem sprzedawca sukna oglądał pod mikroskopem wszystko, z czego tylko potrafił stworzyć preparat. Gdy jako pierwszy narysował ludzki plemnik, nie przypuszczał nawet, że trzysta lat później naukowcy pochyleni tak samo jak on nad mikroskopem zobaczą coś milion razy mniejszego – tajemnicze szpulki, na które nawijana jest nić DNA.
POLECAMY
Współczesne mikroskopy to cuda techniki. Umożliwiają ludziom dostęp do świata coraz mniejszych struktur. To dzięki ciągle doskonalonym mikroskopom rozwija się nowa dziedzina nauki – epigenetyka. Badania i projekty epigenetyków przynoszą zaskakujące, wstrząsające światem naukowym wyniki.
Na tropie kodu histonów
Epigenetyka zajmuje się wszystkim, co może być nośnikiem informacji genetycznej, a nie jest związane z sekwencją zasad w DNA. Dotyczy zatem wyłącznie dziedziczenia pozagenomowego. Dziedziczenie bowiem nie wiąże się jedynie z przekazywaniem materiału genetycznego, rozumianego jako nić kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA), którego odcinki (geny) składają się ze ściśle określonej sekwencji podjednostek nici (nukleotydów). Każda trójka nukleotydowa koduje jeden aminokwas – element składowy białka, które tworzy gen. Jest to klasyczne dziedziczenie mendlowskie, o jakim uczy się w szkole. Epigenetyka pokazuje jednak, że to nie wszystko – że każda molekuła jądra komórkowego może mieć swój udział w dziedziczeniu, a także ekspresji informacji genetycznej. Nasze DNA jest jak małe czarne pestki we wnętrzu dojrzałego jabłka z czerwoną skórką na zewnątrz. Pestki stanowią najważniejszą część owocu, bo mogą dać początek nowej jabłoni, jednak nie istnieją bez wszystkich pozostałych części jabłka – elementów jądra komórkowego. Każda, nawet najmniejsza jego część ma swój udział w dziedziczeniu.
Obok kwasów nukleinowych, takich jak DNA czy RNA, w jądrze komórkowym znajduje się bardzo wiele innych cząsteczek, zwłaszcza białek. Najistotniejszą rolę odgrywają histony – białka o charakterze zasadowym, tworzące struktury przypominające szpulki, na które nawija się nić DNA. Połączenie kwasu nukleinowego z białkami nazywane jest chromatyną, a w postaci bardziej skondensowanej – chromosomem. Opisaną funkcję histonów znano od dawna, jednak dopiero badania z ostatnich lat ukazują nam ich obecność w nieco odmiennym świetle – jako czynniki biorące udział w dziedziczeniu.
Histony mogą podlegać rozmaitym modyfikacjom posttranslacyjnym, polegającym na przyłączaniu różnych dodatkowych cząsteczek lub grup funkcyjnych (takich jak grupa metylowa, acetylowa, fosforanowa, ale i białko ubikwityna) do aminokwasów: lizyny i argininy. Tego typu modyfikacje chromatyny mogą prowadzić do zatrzymania ekspresji genów na pewnym odcinku DNA – jeśli nastąpi kondensacja chromatyny, lub rozpoczęcia ekspresji – jeśli dany odcinek ulegnie rozluźnieniu w chromatynę aktywną transkrypcyjnie. Kondensacja spowoduje wyłączenie pewnego odcinka DNA, więc na jego matrycy nie będą już mogły powstawać białka. Analogicznie, rozluźnienie struktury chromatyny doprowadzi do jej uaktywnienia – na podstawie zawartych w niej informacji nasza komórka będzie mogła tworzyć nowe potrzebne nam białka.
Wpływ modyfikacji histonów na stopień kondensacji chromatyny i ekspresję genów nie zależy tylko od rodzaju modyfikacji (np. dołączonej grupy – metylacji lub acetyl...
Pozostałe 80% artykułu dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.
