Οι ισορροπίες μεταβλήθηκαν μέσα σε πέντε - έξι χρόνια. Εκεί που ορκιζόμασταν στην υπεροχή του DNA ως αδιαφιλονίκητου πρωταγωνιστή στο θεατρικό έργο που λέγεται “κυτταρική μηχανή”, η οπτική γωνία άλλαξε. Όλο και πιο συχνά, το επιστημονικό κοινό του τοποθετεί το DNA σε ρόλο αν όχι κομπάρσου τουλάχιστον συμπρωταγωνιστή. Η εκτόπιση ενός πρώτου ονόματος επί σκηνής για πάνω από πενήντα χρόνια, ήρθε από μια σειρά δεδομένων ενός καινούργιου παρακλαδιού της βιολογίας, της επιγενετικής. Το πιστεύω της; Τα γονίδια δεν αρκούν για να εξηγήσουν πώς ένας οργανισμός χτίζεται ή πώς θα εξελιχθεί μέσα στη ζωή του. Λίγο πιο επιστημονικά, η επιγενετική μελετάει τη σημασία των «μη κλασσικών» κληρονομικών αλλαγών στην λειτουργία των γονιδίων: αυτών δηλαδή που δεν προέρχονται από κάποια αλλοίωση της αλληλουχίας του DNA.
Να σας δώσω δυο διευκρινιστικά παραδείγματα.
Έχω δυο πολύ καλές φίλες, τη Βάσω και την Κατερίνα, πραγματικές δίδυμες. Η μία είναι στη κυριολεξία ο κλώνος της άλλης. Πάντα επιδίωκαν την διαφοροποίηση μεταξύ τους και την προσωπική αναγνώριση. Στα δέκα χρόνια που τις ξέρω, το έχουν καταφέρει. Παρόλη την αδιαμφισβήτητη ομοιότητα τους (!), δεν μοιάζουν τόσο πλέον. Ξεκίνησαν τη ζωή τους, και θα την τελειώσουν, με την ίδια γενετική κληρονομιά. Με το πέρασμα του χρόνου θα βρεθούν αντιμέτωπες με διαφορετικό περιβάλλον που δεν θα επιδράσει με τον ίδιο τρόπο στην κάθε μια τους, σε επίπεδο εμφάνισης, συμπεριφοράς, ευπάθειας σε νόσους. Οι φίλες μου είναι δηλαδή ίδιες γενετικά και ανόμοιες επιγενετικά.
Πάμε στα κύτταρά μας. Α priori, καθένα από αυτά έχει το προσωπικό μας γονιδιακό φορτίο. Το μεταφέρει ανέπαφο κατά τις κυτταρικές διαιρέσεις και είναι ίδιο για όλα τα κύτταρα του σώματός μας. Πού εστιάζεται λοιπόν η διαφορά μεταξύ π.χ. ενός λεμφοκυττάρου και ενός κυττάρου του δέρματος; Πώς ενώ έχουν το ίδιο γενετικό υλικό, ορισμένα γονίδια ενεργοποιούνται σε συγκεκριμένα κύτταρα και παραμένουν αποσιωπημένα σ’ άλλα, έτσι ώστε να έχουμε διαφορετικές λειτουργίες ανά τύπο κυττάρου; Σίγουρα όχι στα γονίδια, αυτά καθ’ αυτά, αλλά σε παράγοντες που θα καθορίσουν το πως θα «διαβαστεί» το DNA. Αυτοί είναι οι επιγενετικοί παράγοντες. Αν συγκρίνουμε το DNA με μια μουσική παρτιτούρα, το επιγενετικό στοιχείο δρα σαν τον διευθυντή ορχήστρας που ελέγχει την ερμηνεία, δηλαδή την κατάσταση «ενεργό» ή «αποσιωπημένο»(on-off) των γονιδίων. Κάτι σαν ένας επιλεκτικός διακόπτης της λειτουργίας γονιδίων με επιπλέον χαρακτηριστικό τη διαχρονική μνήμη, εφόσον η πληροφορία διατηρείται σε κάθε κυτταρική διαίρεση.
Ο πιο γνωστός και μελετημένος επιγενετικός παράγοντας είναι αυτό της μεθυλίωσης του DNA, όπου η βάση κυτοσίνη «στιγματίζεται» με την προσθήκη ενός μορίου μεθυλίου. Η μεθυλιωμένη κυτοσίνη αντιστοιχεί συνήθως σε μια μορφή «κλειστή» της χρωματίνης και στην αποσιώπηση γονιδίων ενώ τα ενεργοποιημένα γονίδια δεν είναι συνήθως μεθυλιωμένα. Το προφίλ μεθυλίωσης γονιδίων μεταφέρεται κατά την κυτταρική διαίρεση και αλλάζει κατά την διάρκεια της ζωής. Οι δίδυμες φίλες μου έχουν έτσι διαφορετικά «σημαδεμένο» DNA και όσο προχωράνε σε ηλικία τόσο μεγαλύτερη διαφοροποίηση θα έχουν. Είναι το λεγόμενο «epigenetic drift» που παρατηρείται με την ηλικία.
Άλλος σημαντικός παράγοντας είναι αυτός της τρισδιαστατής δομής του DNA. Στην διαδικασία συμπίεσης του DNA στον πυρήνα, η διπλή έλικα τυλίγεται γύρω από «πρωτεϊνικές χάνδρες» (οι ιστόνες), και κατόπιν τυλίγονται περαιτέρω για να δημιουργήσουν μια συμπιεσμένη τρισδιάστατη δομή, την χρωματίνη. Περιοχές πιο συμπιεσμένες θα επιτρέπουν λιγότερη πρόσβαση στο οπλοστάσιο μεταγραφής. Αντίθετα πιο «ανοικτές» περιοχές θα είναι πιο προσπελάσιμες. Ο βαθμός συμπίεσης καθορίζεται όχι μόνο από ποιες «χάντρες» χρησιμοποιούνται αλλά και από τις αλλοιώσεις που μπορούν να υποστούν με την προσθήκη ή την αφαίρεση μικρών χημικών μορίων ακόμα και μεγαλύτερων πρωτεϊνικών ομάδων. Για παράδειγμα, τα γονίδια που σχετίζονται με ακετυλιωμένες ιστόνες είναι συνήθως ενεργοποιημένα. Με άλλα λόγια, η δομή επιδρά πάνω στην επιλογή των γονιδίων που θα ενεργοποιηθούν.
Τέλος, έχουμε το RNA. Μέχρι πρότινος νομίζαμε ότι ο ρόλος του ήταν αυτός του αγγελιαφόρου της γενετικής πληροφορίας, από το DNA στον πυρήνα του κυττάρου, στα εξωπυρηνικά σημεία μετάφρασης και παραγωγής πρωτεϊνών. Τα πράγματα είναι όμως πιο σύνθετα. Δυο τύποι RNA φαίνεται να παίζουν ρόλο σε επιγενετικό επίπεδο. Είναι συγκεκριμένα μικρό RNA (siRNA "silent") αλλά και μεγάλα RNA (RNAnc “non coding”), που έχουν την δυνατότητα να ρυθμίσουν επιλεκτικά την μετάφραση ή όχι ορισμένων γονιδίων. Προέρχονται από τις τεράστιες περιοχές του DNA που είχαν χαρακτηριστεί αρχικά ως DNA σκουπίδι (“junk DNA”) επειδή ναι μεν μεταγράφονται σε RNA, αλλά δεν μεταφράζονται σε πρωτεΐνη.
Όλοι αυτοί οι μηχανισμοί διαμορφώνουν την γονιδιακή έκφραση και υποστηρίζουν «περίεργα» φαινόμενα όπως είναι η αποσιώπηση του δεύτερου Χ χρωμοσώματος στα θηλυκά θηλαστικά, ή το γονεïκό αποτύπωμα (parental imprinting) όπου η έκφραση ορισμένων γονιδίων εξαρτάται από το αν κληρονομήθηκε από τον πατέρα ή την μητέρα. Άλλα παραδείγματα είναι ο ρόλος της διατροφής της κυοφορούσας μάνας στο μελλοντικό διαβήτη του παιδιού της, η εκδήλωση της σχιζοφρένειας, η ανάπτυξη του αυτισμού ή του καρκίνου, τα οποία και τονίζουν τη σημασία της επιγενετικής πληροφορίας.
Η γενετική γεννήθηκε από την ανάγκη να εξηγηθεί η επικράτηση χαρακτηριστικών δια μέσου των γενεών. Με την επιγενετική γίνεται μια καινούρια πλαισίωση του θέματος όπου οι παράμετροι χρόνος και χώρος κάνουν την εμφάνισή τους. Έτσι, το λεπτό σύστημα ενεργοποίησης και αποσιώπησης γονιδίων, προσθέτει μια πλαστικότητα στο μέχρι πρότινος μονοδιάστατο και στατικό μόριο DNA. Είναι σαν να βασιζόμασταν πριν σ’ ένα τηλεφωνικό κατάλογο μιας πόλης για να μάθουμε γι’ αυτήν. Πληροφορίες για τον αριθμό των κατοίκων, την διεύθυνσή τους, το επάγγελμα τους είναι μεν χρήσιμες αλλά χάνουμε κάθε πληροφορία για την λειτουργία της πόλης.
Θα συνεχίσουμε να χρησιμοποιούμε το DNA σαν εργαλείο π.χ. για διάγνωση ή ταυτοποίηση προδιάθεσης σε πάθηση. Αλλά η επιγενετική προσέγγιση διαφαίνεται μοναδική σε πληροφορία για να εξηγήσει τα «ανεξήγητα» της γενετικής, τις επιπτώσεις του περιβάλλοντος ή της διατροφής στο σώμα και στην υγεία μας, ακόμα και να δώσει τις πληροφορίες για τον σχεδιασμό μιας θεραπευτικής αγωγής στα προσωπικά μέτρα του ασθενή. Αν μη τι άλλο, η επιγενετική είναι ένας χρήσιμος οδηγός για την κατανόηση της πολυπλοκότητας του έμβιου.
Αναρτήσεις
