Ang pinaka kapana-panabik na kamakailan-lamang na pag-unlad sa human genetics research ay ang kakayahang magsagawa ng malakihang sistematikong pag-aaral ng genetic variation sa libu-libong tao. Ang mga pag-aaral na ito ng malawak na pag-aaral ng genome (GWASs) ay nagbago ng aming pag-unawa sa maraming iba't ibang mga komplikadong sakit.
Ngunit sa kabila ng mga pag-unlad na ito, maaari pa rin tayong ipaliwanag ang isang maliit na bahagi ng kagalingan ng maraming kondisyon ng kalusugan. Sa isang pag-aaral na ang aking lab ay may inilathala lamang sa Science, ipinakikita natin na ang mga katangian ng isang tao ay maaaring maimpluwensiyahan nang malakas sa pamamagitan ng genetic variation sa isang hindi inaasahang bahagi ng genome na na-overlooked sa mga nakaraang pag-aaral.
Ang mga kadahilanang pangkapaligiran na naglalaro ng isang bahagi sa tabi ng genetika sa pagtukoy ng mga katangian ng isang tao ay naroroon din sa sinapupunan. Kapag ang mga supling ay nasa sinapupunan, ang karanasan ng kanilang mga ina sa kapaligiran (kabilang ang diyeta, pagkapagod, paninigarilyo) ay may potensyal na impluwensyahan ang mga katangian ng mga anak kapag sila ay mga adulto. Ang "pag-unlad na programming" na ito ay naiintindihan na isang malaking kontribyutor sa labis na katabaan na epidemya na nakita ngayon.
Ang pangunahing manlalaro sa prosesong ito ay epigenetics. Ang mga epigenetics ay mga pagbabago na umupo sa labas ng genome at matukoy kung aling mga piraso ng DNA ang gagawing mas aktibo o hindi aktibo. Ang isang naturang pagbabago ay nagsasangkot ng pag-tag ng DNA sa mga compound na tinatawag na methyl group. Ang mga methyl group ay nagpapasiya kung ang mga gene ay ipinahayag (nakabukas) o hindi. Ang mga selula ng atay at mga selula ng bato ay magkatulad na genetically bukod sa kanilang mga epigenetic na marka. Iminungkahi na bilang tugon sa isang mahinang kapaligiran sa sinapupunan, magbabago ang epigenetic profile ng isang supling.
Sa aming pag-aaral, inihambing namin ang mga supling ng mga buntis na mice kapag binigyan ng diyeta na mababa ang protina (8% protein) at isang normal na pagkain (20% protein). Pagkalutas nila, ang lahat ng mga supling ay binigyan ng isang normal na diyeta. Pagkatapos ay tiningnan natin ang pagkakaiba sa methylation DNA ng supling, na inihambing ang mga mice na ang mga ina ay may diyeta na mababa ang protina sa mga ina na may normal na diyeta.
Naghahanap sa maling lugar
Sa una, wala kaming nalaman, kaya isang malaking sorpresa, ngunit tinitingnan namin ang data ng ribosomal DNA (rDNA) at natagpuan ang malaking pagkakaiba sa epigenetic. Ang Ribosomal DNA ay ang genetic material na bumubuo ng mga ribosomes - ang mga makina ng protina sa loob ng selula.
Kapag ang mga selula ay stressed - halimbawa kapag mababa ang nutrient levels - binabago nila ang produksyon ng protina bilang isang diskarte sa kaligtasan. Sa mice na ang mga ina ay pinakain ng diyeta na mababa ang protina, nakita namin na mayroon silang methylated rDNA. Pinabagal nito ang pagpapahayag ng kanilang rDNA at nagresulta sa mas maliit na supling - hangga't mas magaan ang 25%.
Ang mga epekto ng epigeneto na ito ay nagaganap sa isang kritikal na pag-unlad na bintana habang ang mga anak ay nasa sinapupunan ngunit isang permanenteng epekto na nananatili sa pagiging matanda. Kaya ang diyeta na mababa ang protina ng ina habang ang buntis ay malamang na magkaroon ng mas malalang epekto sa epigenetic estado at timbang ng supling kaysa sa sariling pagkain ng supling pagkatapos na maalis na ito.
Sa pagtingin sa kabila ng mga markang epigeneto, nang tumingin kami sa pangunahing genetic na pagkakasunud-sunod ng rDNA, nakita namin ang isang mas malaking sorpresa. Kahit na ang lahat ng mga mice sa pag-aaral ay pinalalabas na genetically identical, natuklasan namin na ang rDNA sa pagitan ng mga indibidwal na mice ay hindi magkatulad ng genetiko - at kahit na sa loob ng isang indibidwal na mouse, iba't ibang mga kopya ng rDNA ang genetically distinct. Kaya mayroong malaking pagkakaiba-iba sa rDNA na naglalaro din ng malaking papel sa pagtukoy sa mga katangian ng mga supling.
Sa anumang ibinigay na genome, maraming mga kopya ng rDNA, at nalaman namin na hindi lahat ng mga kopya ng rDNA ay tumutugon sa parehong paraan epigenetically. Tanging isang uri ng rDNA - ang "A-variant" - ay lumitaw upang sumailalim sa methylation at makakaapekto sa timbang. Nangangahulugan ito na ang epigenetic na tugon ng isang naibigay na mouse ay tinutukoy ng genetic variation ng kanilang rDNA - ang mga may higit na A-variant rDNA ay mas maliit.
Ang Heritability (kung magkano ang panganib ng isang sakit ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng genetic na mga kadahilanan) ng uri ng 2 diabetes ay tinatayang na sa pagitan ng 25% at 80% sa iba't ibang mga pag-aaral. Gayunpaman, lamang tungkol sa 20% ng heritability ng uri ng diabetes 2 ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng mga pag-aaral ng genome ng mga taong may sakit.
Ang katotohanan na ang genetic na pagkakaiba-iba ng ribosomal DNA ay tila may tulad ng isang malakas na impluwensiya ay nagpapahiwatig na ang GWASs sa mga tao ay maaaring kulang sa isang mahalagang bahagi ng palaisipan, na sa ngayon ay nakikita lamang nila ang iisang kopya bahagi ng mga genome ng tao. Ang pagsusuri ng genetic at epigenetic ng rDNA sa mga tao ay maaaring magbigay ng napakahalagang pananaw sa iba't ibang mga sakit ng tao.
Tungkol sa Ang May-akda
Vardhman Rakyan, Propesor ng Epigenetics, Queen Mary University of London
Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa Ang pag-uusap. Basahin ang ang orihinal na artikulo.
Mga Kaugnay Books
at InnerSelf Market at Amazon
