एपिजेनेटिक्स: जीन और ऊपर कुछ। एपिजेनेटिक्स: सैद्धांतिक पहलू और व्यावहारिक महत्व एपिजेनेटिक जानकारी

एपिजेनेटिक अभिव्यक्तियाँ एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी तक पारित हो सकती हैं।

डीएनए मिथाइलेशन

आज तक का सबसे अच्छी तरह से अध्ययन किया गया एपिजेनेटिक तंत्रडीएनए में साइटोसिन बेस का मिथाइलेशन है। उम्र बढ़ने सहित आनुवंशिक अभिव्यक्ति के नियमन में मिथाइलेशन की भूमिका पर गहन शोध, 20वीं सदी के 70 के दशक में बोरिस फेडोरोविच वान्युशिन और गेन्नेडी दिमित्रिच बर्डीशेव और सह-लेखकों के अग्रणी काम के साथ शुरू हुआ। डीएनए मिथाइलेशन की प्रक्रिया में साइटोसिन रिंग की स्थिति C5 पर CpG डाइन्यूक्लियोटाइड के हिस्से के रूप में साइटोसिन में मिथाइल समूह को शामिल करना शामिल है। डीएनए मिथाइलेशन मुख्य रूप से यूकेरियोट्स की विशेषता है। मनुष्यों में, जीनोमिक डीएनए का लगभग 1% मिथाइलेटेड होता है। डीएनए मिथाइलट्रांसफेरेज़ 1, 3ए और 3बी (डीएनएमटी1, डीएनएमटी3ए और डीएनएमटी3बी) नामक तीन एंजाइम डीएनए मिथाइलेशन की प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार हैं। यह माना जाता है कि DNMT3a और DNMT3b हैं नये सिरे सेमिथाइलट्रांसफेरेज़, जो विकास के शुरुआती चरणों में डीएनए मिथाइलेशन प्रोफाइल बनाते हैं, और डीएनएमटी1 जीव के जीवन के बाद के चरणों में डीएनए मिथाइलेशन करता है। डीएनएमटी1 एंजाइम में 5-मिथाइलसिटोसिन के प्रति उच्च आकर्षण है। जब DNMT1 को एक "हेमिमिथाइलेटेड साइट" मिलती है (एक ऐसी साइट जहां केवल एक डीएनए स्ट्रैंड पर साइटोसिन मिथाइलेटेड होता है), तो यह उसी साइट पर दूसरे स्ट्रैंड पर साइटोसिन को मिथाइललेट करता है। मिथाइलेशन का कार्य जीन को सक्रिय/निष्क्रिय करना है। ज्यादातर मामलों में, जीन प्रमोटर क्षेत्रों के मिथाइलेशन से जीन गतिविधि का दमन होता है। यह दिखाया गया है कि डीएनए मिथाइलेशन की डिग्री में मामूली बदलाव भी आनुवंशिक अभिव्यक्ति के स्तर को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकता है।

हिस्टोन संशोधन

यद्यपि हिस्टोन में अमीनो एसिड का संशोधन पूरे प्रोटीन अणु में होता है, एन-टेल्स का संशोधन बहुत अधिक बार होता है। इन संशोधनों में शामिल हैं: फॉस्फोराइलेशन, सर्वव्यापकता, एसिटिलीकरण, मिथाइलेशन, सुमोयलेशन। एसिटिलेशन सबसे अधिक अध्ययन किया जाने वाला हिस्टोन संशोधन है। इस प्रकार, एसिटाइलट्रांसफेरेज़ (क्रमशः H3K14ac और H3K9ac) द्वारा हिस्टोन H3 के 14वें और 9वें लाइसिन का एसिटिलीकरण गुणसूत्र के इस क्षेत्र में ट्रांसक्रिप्शनल गतिविधि से संबंधित है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि लाइसिन का एसिटिलेशन इसके सकारात्मक चार्ज को तटस्थ में बदल देता है, जिससे डीएनए में नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए फॉस्फेट समूहों से जुड़ना असंभव हो जाता है। परिणामस्वरूप, हिस्टोन डीएनए से अलग हो जाते हैं, जिससे एसडब्ल्यूआई/एसएनएफ कॉम्प्लेक्स के "नग्न" डीएनए और प्रतिलेखन को गति देने वाले अन्य प्रतिलेखन कारक प्रभावित होते हैं। यह एपिजेनेटिक विनियमन का एक "सीआईएस" मॉडल है।

हिस्टोन अपनी संशोधित स्थिति को बनाए रखने में सक्षम हैं और नए हिस्टोन के संशोधन के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करते हैं, जो प्रतिकृति के बाद डीएनए से जुड़ते हैं।

क्रोमैटिन रीमॉडलिंग

एपिजेनेटिक कारक कई स्तरों पर कुछ जीनों की अभिव्यक्ति गतिविधि को प्रभावित करते हैं, जिससे कोशिका या जीव के फेनोटाइप में परिवर्तन होता है। इस प्रभाव का एक तंत्र क्रोमैटिन रीमॉडलिंग है। क्रोमैटिन प्रोटीन, मुख्य रूप से हिस्टोन प्रोटीन के साथ डीएनए का एक जटिल है। हिस्टोन एक न्यूक्लियोसोम बनाते हैं जिसके चारों ओर डीएनए घाव होता है, जिसके परिणामस्वरूप नाभिक में इसका संघनन होता है। जीन अभिव्यक्ति की तीव्रता जीनोम के सक्रिय रूप से व्यक्त क्षेत्रों में न्यूक्लियोसोम के घनत्व पर निर्भर करती है। न्यूक्लियोसोम से मुक्त क्रोमैटिन को ओपन क्रोमैटिन कहा जाता है। क्रोमैटिन रीमॉडलिंग न्यूक्लियोसोम के "घनत्व" और डीएनए के लिए हिस्टोन की आत्मीयता को सक्रिय रूप से बदलने की एक प्रक्रिया है।

प्रायन

माइक्रो RNA

में हाल ही मेंआनुवंशिक गतिविधि के नियमन की प्रक्रियाओं में छोटे गैर-कोडिंग आरएनए (miRNAs) की भूमिका के अध्ययन पर बहुत ध्यान आकर्षित किया गया है। माइक्रोआरएनए, एमआरएनए के 3′ अनअनुवादित क्षेत्र के साथ पूरक बंधन द्वारा एमआरएनए की स्थिरता और अनुवाद को बदल सकते हैं।

अर्थ

दैहिक कोशिकाओं में एपिजेनेटिक वंशानुक्रम बहुकोशिकीय जीव के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। सभी कोशिकाओं का जीनोम एक ही समय में लगभग एक जैसा होता है बहुकोशिकीय जीवइसमें अलग-अलग विभेदित कोशिकाएँ होती हैं जो संकेतों को अलग-अलग तरह से समझती हैं पर्यावरणऔर विभिन्न कार्य करते हैं। यह एपिजेनेटिक कारक हैं जो "सेलुलर मेमोरी" प्रदान करते हैं।

दवा

आनुवंशिक और एपिजेनेटिक दोनों घटनाओं का मानव स्वास्थ्य पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। ऐसी कई ज्ञात बीमारियाँ हैं जो बिगड़ा हुआ जीन मिथाइलेशन के कारण उत्पन्न होती हैं, साथ ही जीनोमिक इंप्रिंटिंग के अधीन जीन के लिए हेमीज़ाइगोसिटी के कारण भी उत्पन्न होती हैं। एपिजेनोम को लक्षित करके और असामान्यताओं को ठीक करके इन बीमारियों के इलाज के लिए वर्तमान में एपिजेनेटिक थेरेपी विकसित की जा रही है। कई जीवों के लिए, हिस्टोन एसिटिलीकरण/डीएसिटिलीकरण गतिविधि और जीवनकाल के बीच संबंध सिद्ध हो चुका है। शायद यही प्रक्रियाएँ मानव जीवन प्रत्याशा को प्रभावित करती हैं।

विकास

यद्यपि एपिजेनेटिक्स को मुख्य रूप से दैहिक सेलुलर मेमोरी के संदर्भ में माना जाता है, ऐसे कई ट्रांसजेनरेटिव एपिजेनेटिक प्रभाव भी हैं जिनमें आनुवंशिक परिवर्तन संतानों में पारित हो जाते हैं। उत्परिवर्तन के विपरीत एपिजेनेटिक परिवर्तनप्रतिवर्ती और संभवतः निर्देशित (अनुकूली) किया जा सकता है। चूंकि उनमें से अधिकांश कुछ पीढ़ियों के बाद गायब हो जाते हैं, इसलिए वे केवल अस्थायी अनुकूलन हो सकते हैं। किसी विशेष जीन में उत्परिवर्तन की आवृत्ति को प्रभावित करने वाले एपिजेनेटिक्स की संभावना पर भी सक्रिय रूप से चर्चा की जा रही है। साइटोसिन डेमिनमिनस प्रोटीन के APOBEC/AID परिवार को समान आणविक तंत्र का उपयोग करके आनुवंशिक और एपिजेनेटिक वंशानुक्रम दोनों में शामिल दिखाया गया है। कई जीवों में ट्रांसजेनरेटिव बीमारियों के 100 से अधिक मामले पाए गए हैं। एपिजेनेटिक घटनाएँ.

मनुष्यों में एपिजेनेटिक प्रभाव

जीनोमिक इंप्रिंटिंग और संबंधित रोग

कुछ मानव रोग जुड़े हुए हैं

मार्कस पेम्ब्रे ( मार्कस पेम्ब्रे) एट अल ने पाया कि 19वीं शताब्दी में स्वीडन में अकाल का सामना करने वाले पुरुषों के पोते-पोतियों (लेकिन पोती नहीं) में इसकी संभावना कम थी। हृदय रोग, लेकिन मधुमेह के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं, जिसके बारे में लेखक का मानना ​​है कि यह एपिजेनेटिक वंशानुक्रम का एक उदाहरण है।

कैंसर और विकास संबंधी विकार

कई पदार्थों में एपिजेनेटिक कार्सिनोजेन के गुण होते हैं: वे उत्परिवर्तजन प्रभाव प्रदर्शित किए बिना ट्यूमर की घटनाओं में वृद्धि करते हैं (उदाहरण के लिए, डायथाइलस्टिलबेस्ट्रोल आर्सेनाइट, हेक्साक्लोरोबेंजीन, निकल यौगिक)। कई टेराटोजेन, विशेष रूप से डायथाइलस्टिलबेस्ट्रोल, एपिजेनेटिक स्तर पर भ्रूण पर विशिष्ट प्रभाव डालते हैं।

हिस्टोन एसिटिलेशन और डीएनए मिथाइलेशन में परिवर्तन से विभिन्न जीनों की गतिविधि में परिवर्तन से प्रोस्टेट कैंसर का विकास होता है। प्रोस्टेट कैंसर में जीन गतिविधि आहार और जीवनशैली से प्रभावित हो सकती है।

2008 में राष्ट्रीय संस्थानयूएस हेल्थ ने घोषणा की कि अगले 5 वर्षों में एपिजेनेटिक्स के अध्ययन पर 190 मिलियन डॉलर खर्च किए जाएंगे। फंडिंग शुरू करने वाले कुछ शोधकर्ताओं के अनुसार, आनुवंशिकी की तुलना में एपिजेनेटिक्स मानव रोगों के उपचार में बड़ी भूमिका निभा सकता है।

एपिजेनेटिक्स आनुवंशिकी की एक अपेक्षाकृत नई शाखा है जिसे डीएनए की खोज के बाद से सबसे महत्वपूर्ण जैविक खोजों में से एक कहा गया है। ऐसा हुआ करता था कि जीनों का वह सेट जिसके साथ हम पैदा होते हैं, अपरिवर्तनीय रूप से हमारे जीवन को निर्धारित करता है। हालाँकि, अब यह ज्ञात है कि जीन को चालू या बंद किया जा सकता है, और विभिन्न जीवनशैली कारकों के प्रभाव में कम या ज्यादा व्यक्त किया जा सकता है। साइट आपको बताएगी कि एपिजेनेटिक्स क्या है, यह कैसे काम करता है, और "स्वास्थ्य लॉटरी" जीतने की संभावना बढ़ाने के लिए आप क्या कर सकते हैं।

एपिजेनेटिक्स: जीवनशैली में बदलाव जीन बदलने की कुंजी है

एपिजेनेटिक्स- एक विज्ञान जो उन प्रक्रियाओं का अध्ययन करता है जो डीएनए अनुक्रम को बदले बिना जीन गतिविधि में परिवर्तन लाती हैं। सीधे शब्दों में कहें तो एपिजेनेटिक्स जीन गतिविधि पर बाहरी कारकों के प्रभाव का अध्ययन करता है।

मानव जीनोम परियोजना ने मानव डीएनए में 25,000 जीन की पहचान की। डीएनए को वह कोड कहा जा सकता है जिसका उपयोग कोई जीव अपने निर्माण और पुनर्निर्माण के लिए करता है। हालाँकि, जीन को स्वयं "निर्देश" की आवश्यकता होती है जिसके द्वारा वे आवश्यक कार्यों और उनके कार्यान्वयन के लिए समय निर्धारित करते हैं।

एपिजेनेटिक संशोधनऔर वही निर्देश हैं. ऐसे कई प्रकार के संशोधन हैं, लेकिन दो मुख्य हैं जो मिथाइल समूहों (कार्बन और हाइड्रोजन) और हिस्टोन (प्रोटीन) को प्रभावित करते हैं।

यह समझने के लिए कि संशोधन कैसे काम करते हैं, कल्पना करें कि एक जीन एक प्रकाश बल्ब है। मिथाइल समूह एक प्रकाश स्विच (यानी, एक जीन) के रूप में कार्य करते हैं, और हिस्टोन एक प्रकाश नियामक के रूप में कार्य करते हैं (यानी, वे जीन गतिविधि के स्तर को नियंत्रित करते हैं)। तो, ऐसा माना जाता है कि एक व्यक्ति के पास ऐसे चार मिलियन स्विच होते हैं, जो जीवनशैली और बाहरी कारकों के प्रभाव में सक्रिय होते हैं।

जीन गतिविधि पर बाहरी कारकों के प्रभाव को समझने की कुंजी एक जैसे जुड़वाँ बच्चों के जीवन का अवलोकन करना था। अवलोकनों से पता चला है कि अलग-अलग बाहरी परिस्थितियों में अलग-अलग जीवन शैली जीने वाले ऐसे जुड़वा बच्चों के जीन में कितने मजबूत परिवर्तन हो सकते हैं। सिद्धांत रूप में, एक जैसे जुड़वा बच्चों को "सामान्य" बीमारियाँ होनी चाहिए, लेकिन अक्सर ऐसा नहीं होता है: शराब, अल्जाइमर रोग, द्विध्रुवी विकार, सिज़ोफ्रेनिया, मधुमेह, कैंसर, क्रोहन रोग और रूमेटाइड गठियाविभिन्न कारकों के आधार पर केवल एक ही जुड़वाँ में हो सकता है। इसका कारण है एपिजेनेटिक बहाव - आयु परिवर्तनपित्रैक हाव भाव।

एपिजेनेटिक्स का रहस्य: जीवनशैली के कारक जीन को कैसे प्रभावित करते हैं

एपिजेनेटिक्स अनुसंधान से पता चला है कि केवल 5% जीन उत्परिवर्तनरोगों से संबंधित पूर्णतः नियतिवादी हैं; शेष 95% आहार, व्यवहार और अन्य कारकों से प्रभावित हो सकता है बाहरी वातावरण. कार्यक्रम स्वस्थ छविजीवन आपको 4000 से 5000 विभिन्न जीनों की गतिविधि को बदलने की अनुमति देता है।

हम केवल उन जीनों का योग नहीं हैं जिनके साथ हम पैदा हुए हैं। यह वह व्यक्ति है जो उपयोगकर्ता है, यह वह है जो अपने जीन को नियंत्रित करता है। साथ ही, यह इतना महत्वपूर्ण नहीं है कि "क्या" आनुवंशिक मानचित्र“प्रकृति ने आपको दिया है - महत्वपूर्ण यह है कि आप उनके साथ क्या करते हैं।

एपिजेनेटिक्स अपनी प्रारंभिक अवस्था में है और बहुत कुछ सीखना बाकी है, लेकिन जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित करने वाले प्रमुख जीवनशैली कारकों के बारे में ज्ञान मौजूद है।

1. पोषण, नींद और व्यायाम

यह आश्चर्य की बात नहीं है कि पोषण डीएनए की स्थिति को प्रभावित कर सकता है। प्रसंस्कृत कार्बोहाइड्रेट से भरपूर आहार रक्त में ग्लूकोज के उच्च स्तर से डीएनए पर हमला करता है। दूसरी ओर, डीएनए क्षति को इसके द्वारा उलटा किया जा सकता है:

• सल्फोराफेन (ब्रोकोली में पाया जाता है);
• करक्यूमिन (हल्दी में पाया जाता है);
• एपिगैलोकैटेचिन-3-गैलेट (हरी चाय में पाया जाता है);
• रेस्वेराट्रॉल (अंगूर और वाइन में पाया जाता है)।

जब नींद की बात आती है, तो केवल एक सप्ताह की नींद की कमी 700 से अधिक जीनों की गतिविधि को नकारात्मक रूप से प्रभावित करती है। जीन अभिव्यक्ति (117) व्यायाम से सकारात्मक रूप से प्रभावित होती है।

1. तनाव, रिश्ते और यहाँ तक कि विचार भी

एपिजेनेटिसिस्टों का तर्क है कि आहार, नींद और व्यायाम जैसे केवल "भौतिक" कारक ही जीन को प्रभावित नहीं करते हैं। जैसा कि यह पता चला है, तनाव, लोगों के साथ रिश्ते और आपके विचार भी जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारक हैं। इसलिए:

• ध्यान प्रो-इंफ्लेमेटरी जीन की अभिव्यक्ति को दबाता है, सूजन से लड़ने में मदद करता है, यानी। अल्जाइमर रोग, कैंसर, हृदय रोग और मधुमेह से बचाव; इसके अलावा, इस तरह के अभ्यास का प्रभाव 8 घंटे के प्रशिक्षण के बाद दिखाई देता है;
• 400 वैज्ञानिक अनुसंधानदिखाया गया है कि कृतज्ञता, दयालुता, आशावाद और मन और शरीर को शामिल करने वाली विभिन्न तकनीकों का जीन अभिव्यक्ति पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है;
• गतिविधि की कमी, खराब पोषण, लगातार नकारात्मक भावनाएं, विषाक्त पदार्थ और बुरी आदतें, साथ ही आघात और तनाव नकारात्मक एपिजेनेटिक परिवर्तनों को ट्रिगर करते हैं।

एपिजेनेटिक परिवर्तनों की स्थायित्व और एपिजेनेटिक्स का भविष्य

सबसे रोमांचक और विवादास्पद खोजों में से एक यह है कि जीन अनुक्रम को बदले बिना एपिजेनेटिक परिवर्तन बाद की पीढ़ियों में पारित हो जाते हैं। द जीन थेरेपी ब्लूप्रिंट: टेक कंट्रोल ऑफ योर जेनेटिक डेस्टिनी थ्रू न्यूट्रिशन एंड लाइफस्टाइल के लेखक डॉ. मिशेल गेन्नोर का मानना ​​है कि जीन अभिव्यक्ति भी विरासत में मिलती है।

डॉ. रैंडी जिर्टल कहते हैं, एपिजेनेटिक्स से पता चलता है कि हम अपने जीनोम की अखंडता के लिए भी जिम्मेदार हैं। पहले, हम मानते थे कि सब कुछ जीन पर निर्भर करता है। एपिजेनेटिक्स हमें यह समझने की अनुमति देता है कि हमारा व्यवहार और आदतें भविष्य की पीढ़ियों में जीन की अभिव्यक्ति को प्रभावित कर सकती हैं।

एपिजेनेटिक्स एक जटिल विज्ञान है जिसमें अपार संभावनाएं हैं। विशेषज्ञों को अभी भी यह निर्धारित करने के लिए बहुत काम करना है कि कौन से पर्यावरणीय कारक हमारे जीन को प्रभावित करते हैं, हम कैसे (और क्या) बीमारियों को उलट सकते हैं या उन्हें यथासंभव प्रभावी ढंग से रोक सकते हैं।

शायद सबसे अधिक क्षमतावान और एक ही समय में सटीक परिभाषाएपिजेनेटिक्स उत्कृष्ट अंग्रेजी जीवविज्ञानी, नोबेल पुरस्कार विजेता पीटर मेडावर का है: "जेनेटिक्स सुझाव देता है, लेकिन एपिजेनेटिक्स निपटान करता है।"

एलेक्सी रज़ेशेव्स्की अलेक्जेंडर वेसरमैन

क्या आप जानते हैं कि हमारी कोशिकाओं में स्मृति होती है? वे न केवल यह याद रखते हैं कि आप आमतौर पर नाश्ते में क्या खाते हैं, बल्कि यह भी याद रखते हैं कि गर्भावस्था के दौरान आपकी माँ और दादी ने क्या खाया था। आपकी कोशिकाएं अच्छी तरह याद रखती हैं कि आप व्यायाम करते हैं या नहीं और कितनी बार शराब पीते हैं। सेल्यूलर मेमोरी वायरस के साथ आपकी मुठभेड़ और बचपन में आपको कितना प्यार किया जाता था, इसे संग्रहीत करती है। सेलुलर मेमोरी यह तय करती है कि आप मोटापे और अवसाद से ग्रस्त हैं या नहीं। मोटे तौर पर सेलुलर मेमोरी के लिए धन्यवाद, हम चिंपैंजी की तरह नहीं हैं, हालांकि हमारे पास लगभग समान जीनोम संरचना है। और ये वाला अद्भुत सुविधाएपिजेनेटिक्स के विज्ञान ने हमें अपनी कोशिकाओं को समझने में मदद की है।

एपिजेनेटिक्स एक काफी युवा क्षेत्र है आधुनिक विज्ञान, और जबकि वह उतनी व्यापक रूप से ज्ञात नहीं है जितना कि " मूल बहन» आनुवंशिकी. ग्रीक से अनुवादित, पूर्वसर्ग "एपि-" का अर्थ है "ऊपर", "ऊपर", "ऊपर"। यदि आनुवंशिकी उन प्रक्रियाओं का अध्ययन करती है जो डीएनए में हमारे जीन में परिवर्तन का कारण बनती हैं, तो एपिजेनेटिक्स जीन गतिविधि में परिवर्तन का अध्ययन करता है जिसमें डीएनए संरचना बनी हुई है कोई कल्पना कर सकता है कि पोषण, भावनात्मक तनाव और शारीरिक गतिविधि जैसी बाहरी उत्तेजनाओं के जवाब में कुछ "कमांडर" हमारे जीन को उनकी गतिविधि को मजबूत करने या इसके विपरीत कमजोर करने का आदेश देते हैं।

एपिजेनेटिक प्रक्रियाएँ कई स्तरों पर होती हैं। मिथाइलेशन व्यक्तिगत न्यूक्लियोटाइड के स्तर पर संचालित होता है। अगला स्तर हिस्टोन, डीएनए स्ट्रैंड की पैकेजिंग में शामिल प्रोटीन का संशोधन है। डीएनए प्रतिलेखन और प्रतिकृति की प्रक्रियाएं भी इसी पैकेजिंग पर निर्भर करती हैं। एक अलग वैज्ञानिक शाखा, आरएनए एपिजेनेटिक्स, आरएनए से जुड़ी एपिजेनेटिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करती है, जिसमें मैसेंजर आरएनए का मिथाइलेशन भी शामिल है।

उत्परिवर्तन नियंत्रण

आणविक जीव विज्ञान की एक अलग शाखा के रूप में एपिजेनेटिक्स का विकास 1940 के दशक में शुरू हुआ। तब अंग्रेजी आनुवंशिकीविद् कॉनराड वाडिंगटन ने "एपिजेनेटिक लैंडस्केप" की अवधारणा तैयार की, जो जीव निर्माण की प्रक्रिया की व्याख्या करती है। लंबे समय से यह माना जाता था कि एपिजेनेटिक परिवर्तन केवल इसकी विशेषता हैं आरंभिक चरणशरीर का विकास और वयस्कता में नहीं देखा जाता है। हालाँकि, में पिछले साल काप्रायोगिक साक्ष्यों की एक पूरी श्रृंखला प्राप्त की गई जो जीव विज्ञान और आनुवंशिकी में बम विस्फोट के प्रभाव को उत्पन्न करती है।

आनुवंशिक विश्वदृष्टि में एक क्रांति पिछली शताब्दी के अंत में हुई। कई प्रयोगशालाओं में एक साथ कई प्रयोगात्मक डेटा प्राप्त किए गए, जिसने आनुवंशिकीविदों को बहुत सोचने पर मजबूर कर दिया। इस प्रकार, 1998 में, बेसल विश्वविद्यालय के रेनाटो पारो के नेतृत्व में स्विस शोधकर्ताओं ने ड्रोसोफिला मक्खियों के साथ प्रयोग किए, जो उत्परिवर्तन के कारण, पीलाआँख। यह पाया गया कि, बढ़े हुए तापमान के प्रभाव में, उत्परिवर्ती फल मक्खियाँ पीली नहीं, बल्कि लाल (सामान्य की तरह) आँखों वाली संतानों के साथ पैदा हुईं। उनमें एक गुणसूत्र तत्व सक्रिय हो गया, जिससे उनकी आंखों का रंग बदल गया।

शोधकर्ताओं को आश्चर्य हुआ कि इन मक्खियों के वंशजों की आंखों का रंग अगली चार पीढ़ियों तक बना रहा, हालांकि वे अब गर्मी के संपर्क में नहीं थीं। अर्थात् अर्जित गुणों का वंशानुक्रम घटित हुआ। वैज्ञानिकों को एक सनसनीखेज निष्कर्ष निकालने के लिए मजबूर होना पड़ा: तनाव-प्रेरित एपिजेनेटिक परिवर्तन जो जीनोम को प्रभावित नहीं करते हैं, उन्हें ठीक किया जा सकता है और भविष्य की पीढ़ियों तक प्रसारित किया जा सकता है।

लेकिन शायद यह केवल फल मक्खियों में ही होता है? न केवल। बाद में यह पता चला कि मनुष्यों में एपिजेनेटिक तंत्र का प्रभाव भी बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। उदाहरण के लिए, एक पैटर्न की पहचान की गई है कि वयस्कों में टाइप 2 मधुमेह की संवेदनशीलता काफी हद तक उनके जन्म के महीने पर निर्भर हो सकती है। और यह इस तथ्य के बावजूद है कि वर्ष के समय से जुड़े कुछ कारकों के प्रभाव और बीमारी की शुरुआत के बीच 50-60 वर्ष बीत जाते हैं। यह स्पष्ट उदाहरणतथाकथित एपिजेनेटिक प्रोग्रामिंग।

पूर्ववृत्ति को मधुमेह और जन्मतिथि से क्या जोड़ा जा सकता है? न्यूजीलैंड के वैज्ञानिक पीटर ग्लुकमैन और मार्क हैनसन इस विरोधाभास के लिए एक तार्किक व्याख्या तैयार करने में कामयाब रहे। उन्होंने "बेमेल परिकल्पना" का प्रस्ताव रखा, जिसके अनुसार जन्म के बाद अपेक्षित पर्यावरणीय परिस्थितियों के लिए "अनुमानित" अनुकूलन एक विकासशील जीव में हो सकता है। यदि भविष्यवाणी की पुष्टि हो जाती है, तो इससे जीव के उस दुनिया में जीवित रहने की संभावना बढ़ जाती है जहां वह रहेगा। यदि नहीं, तो अनुकूलन कुअनुकूलन यानी एक बीमारी बन जाता है।

उदाहरण के लिए, यदि अंतर्गर्भाशयी विकास के दौरान भ्रूण को अपर्याप्त मात्रा में भोजन मिलता है, तो उसमें चयापचय परिवर्तन होते हैं, जिसका उद्देश्य भविष्य में उपयोग के लिए खाद्य संसाधनों को संग्रहीत करना है, "एक बरसात के दिन के लिए।" यदि जन्म के बाद वास्तव में कम भोजन मिलता है, तो इससे शरीर को जीवित रहने में मदद मिलती है। यदि जन्म के बाद व्यक्ति जिस दुनिया में खुद को पाता है वह अनुमान से अधिक समृद्ध हो जाती है, तो चयापचय की यह "मितव्ययी" प्रकृति बाद में जीवन में मोटापे और टाइप 2 मधुमेह का कारण बन सकती है।

2003 में ड्यूक यूनिवर्सिटी के अमेरिकी वैज्ञानिकों रैंडी जर्टल और रॉबर्ट वॉटरलैंड द्वारा किए गए प्रयोग पहले ही पाठ्यपुस्तक बन चुके हैं। कुछ साल पहले, जिर्टल सामान्य चूहों में एक कृत्रिम जीन डालने में कामयाब रहे, जिसके कारण वे पीले, मोटे और बीमार पैदा हुए। ऐसे चूहों को बनाने के बाद, जर्टल और उनके सहयोगियों ने यह जांचने का फैसला किया: क्या दोषपूर्ण जीन को हटाए बिना उन्हें सामान्य बनाना संभव है? यह पता चला कि यह संभव था: उन्होंने गर्भवती एगाउटी चूहों के भोजन में फोलिक एसिड, विटामिन बी 12, कोलीन और मेथियोनीन मिलाया (जैसा कि पीले चूहे "राक्षस" के रूप में जाना जाता है) और परिणामस्वरूप, सामान्य संतानें दिखाई दीं। पोषण संबंधी कारक जीन में उत्परिवर्तन को बेअसर करने में सक्षम थे। इसके अलावा, आहार का प्रभाव बाद की कई पीढ़ियों तक बना रहा: एगाउटी चूहों का जन्म सामान्य रूप से हुआ खाद्य योज्य, स्वयं सामान्य चूहों को जन्म दिया, हालाँकि उनके पास पहले से ही सामान्य पोषण था।

मिथाइल समूह डीएनए को नष्ट या बदले बिना साइटोसिन बेस से जुड़ते हैं, लेकिन संबंधित जीन की गतिविधि को प्रभावित करते हैं। एक विपरीत प्रक्रिया भी है - डीमिथाइलेशन, जिसमें मिथाइल समूह हटा दिए जाते हैं और जीन की मूल गतिविधि बहाल हो जाती है।

हम विश्वास के साथ कह सकते हैं कि गर्भावस्था की अवधि और जीवन के पहले महीने मनुष्यों सहित सभी स्तनधारियों के जीवन में सबसे महत्वपूर्ण हैं। जैसा कि जर्मन न्यूरोसाइंटिस्ट पीटर स्पार्क ने ठीक ही कहा है, "बुढ़ापे में, हमारा स्वास्थ्य कभी-कभी जीवन के वर्तमान समय के भोजन की तुलना में गर्भावस्था के दौरान हमारी मां के आहार से अधिक प्रभावित होता है।"

विरासत से भाग्य

जीन गतिविधि के एपिजेनेटिक विनियमन का सबसे अधिक अध्ययन किया गया तंत्र मिथाइलेशन की प्रक्रिया है, जिसमें डीएनए के साइटोसिन बेस में मिथाइल समूह (एक कार्बन परमाणु और तीन हाइड्रोजन परमाणु) को शामिल करना शामिल है। मिथाइलेशन जीन गतिविधि को कई तरह से प्रभावित कर सकता है। विशेष रूप से, मिथाइल समूह विशिष्ट डीएनए क्षेत्रों के साथ प्रतिलेखन कारक (एक प्रोटीन जो डीएनए टेम्पलेट पर मैसेंजर आरएनए संश्लेषण की प्रक्रिया को नियंत्रित करता है) के संपर्क को भौतिक रूप से रोक सकता है। दूसरी ओर, वे मिथाइलसिटोसिन-बाइंडिंग प्रोटीन के साथ मिलकर काम करते हैं, क्रोमेटिन को रीमॉडलिंग करने की प्रक्रिया में भाग लेते हैं - वह पदार्थ जो गुणसूत्र बनाता है, वंशानुगत जानकारी का भंडार।

मौका के लिए जिम्मेदार

लगभग सभी महिलाएं जानती हैं कि गर्भावस्था के दौरान फोलिक एसिड का सेवन करना बहुत जरूरी है। फोलिक एसिड, विटामिन बी12 और अमीनो एसिड मेथियोनीन के साथ, मिथाइलेशन प्रक्रिया के सामान्य पाठ्यक्रम के लिए आवश्यक मिथाइल समूहों के दाता और आपूर्तिकर्ता के रूप में कार्य करता है। शाकाहारी आहार से विटामिन बी12 और मेथिओनिन प्राप्त करना लगभग असंभव है, क्योंकि वे मुख्य रूप से पशु उत्पादों में पाए जाते हैं, इसलिए उपवास आहार गर्भवती माँबच्चे के लिए सबसे अप्रिय परिणाम हो सकते हैं। हाल ही में यह पता चला कि इन दो पदार्थों के साथ-साथ फोलिक एसिड के आहार में कमी से भ्रूण में गुणसूत्र विचलन का उल्लंघन हो सकता है। और इससे बच्चे में डाउन सिंड्रोम होने का खतरा बहुत बढ़ जाता है, जिसे आमतौर पर केवल एक दुखद दुर्घटना माना जाता है।
यह भी ज्ञात है कि गर्भावस्था के दौरान कुपोषण और तनाव से माँ और भ्रूण के शरीर में कई हार्मोनों की सांद्रता में परिवर्तन होता है - ग्लूकोकार्टोइकोड्स, कैटेकोलामाइन, इंसुलिन, वृद्धि हार्मोन, आदि। इस वजह से, भ्रूण को अनुभव होने लगता है हाइपोथैलेमस और पिट्यूटरी ग्रंथि की कोशिकाओं में नकारात्मक एपिजेनेटिक परिवर्तन इससे हाइपोथैलेमिक-पिट्यूटरी नियामक प्रणाली के विकृत कार्य के साथ पैदा होने वाले बच्चे का जोखिम होता है। इसकी वजह से वह खुद तनाव का सामना करने में कम सक्षम होंगे। भिन्न प्रकृति का: संक्रमण, शारीरिक और मानसिक तनाव आदि के साथ। यह बिल्कुल स्पष्ट है कि, गर्भावस्था के दौरान खराब खान-पान और चिंता से, माँ अपने अजन्मे बच्चे को हर तरफ से हारा हुआ, कमजोर बना देती है।

मिथाइलेशन मनुष्यों में सभी अंगों और प्रणालियों के विकास और गठन से जुड़ी कई प्रक्रियाओं में शामिल है। उनमें से एक है भ्रूण में एक्स क्रोमोसोम का निष्क्रिय होना। जैसा कि ज्ञात है, मादा स्तनधारियों में सेक्स क्रोमोसोम की दो प्रतियां होती हैं, जिन्हें एक्स क्रोमोसोम के रूप में नामित किया जाता है, और नर एक एक्स और एक वाई क्रोमोसोम से संतुष्ट होते हैं, जो आकार में और आनुवंशिक जानकारी की मात्रा में बहुत छोटा होता है। उत्पादित जीन उत्पादों (आरएनए और प्रोटीन) की मात्रा में पुरुषों और महिलाओं को बराबर करने के लिए, महिलाओं में एक्स गुणसूत्रों में से एक पर अधिकांश जीन बंद कर दिए जाते हैं।

इस प्रक्रिया की परिणति ब्लास्टोसिस्ट चरण में होती है, जब भ्रूण में 50−100 कोशिकाएं होती हैं। प्रत्येक कोशिका में, निष्क्रिय किए जाने वाले गुणसूत्र (पैतृक या मातृ) को यादृच्छिक रूप से चुना जाता है और उस कोशिका की सभी आगामी पीढ़ियों में निष्क्रिय रहता है। पैतृक और मातृ गुणसूत्रों के "मिश्रण" की इस प्रक्रिया से जुड़ा तथ्य यह है कि महिलाओं में एक्स गुणसूत्र से जुड़ी बीमारियों से पीड़ित होने की संभावना बहुत कम होती है।

मिथाइलेशन खेलता है महत्वपूर्ण भूमिकाकोशिका विभेदन में - वह प्रक्रिया जिसके द्वारा "सार्वभौमिक" भ्रूणीय कोशिकाएँऊतकों और अंगों की विशेष कोशिकाओं में विकसित होते हैं। मांसपेशी फाइबर, हड्डी, तंत्रिका कोशिकाएं - ये सभी जीनोम के कड़ाई से परिभाषित भाग की गतिविधि के कारण प्रकट होती हैं। यह भी ज्ञात है कि मिथाइलेशन अधिकांश प्रकार के ऑन्कोजीन, साथ ही कुछ वायरस के दमन में अग्रणी भूमिका निभाता है।

डीएनए मिथाइलेशन सभी एपिजेनेटिक तंत्रों में सबसे बड़ा व्यावहारिक महत्व है, क्योंकि यह सीधे आहार, भावनात्मक स्थिति से संबंधित है। मस्तिष्क गतिविधिऔर अन्य बाहरी कारक।

इस निष्कर्ष का अच्छी तरह से समर्थन करने वाले डेटा इस सदी की शुरुआत में अमेरिकी और यूरोपीय शोधकर्ताओं द्वारा प्राप्त किए गए थे। वैज्ञानिकों ने युद्ध के तुरंत बाद पैदा हुए बुजुर्ग डच लोगों की जांच की। उनकी माताओं की गर्भावस्था की अवधि बहुत कठिन समय के साथ मेल खाती थी, जब 1944-1945 की सर्दियों में हॉलैंड में वास्तविक अकाल पड़ा था। वैज्ञानिक स्थापित करने में सक्षम हैं: मजबूत भावनात्मक तनावऔर माताओं का अर्ध-भूखा आहार सबसे अधिक होता है नकारात्मक तरीके सेभावी बच्चों के स्वास्थ्य पर असर। जन्म के समय कम वजन के साथ जन्मे, उनमें वयस्कता में हृदय रोग, मोटापा और मधुमेह होने की संभावना एक या दो साल बाद (या उससे पहले) पैदा हुए उनके हमवतन लोगों की तुलना में कई गुना अधिक थी।

उनके जीनोम के विश्लेषण से उन क्षेत्रों में डीएनए मिथाइलेशन की अनुपस्थिति का पता चला जहां यह सुरक्षा सुनिश्चित करता है अच्छा स्वास्थ्य. इस प्रकार, बुजुर्ग डच पुरुषों में जिनकी माताएं अकाल से बच गईं, इंसुलिन-जैसे विकास कारक (आईजीएफ) जीन का मिथाइलेशन काफी कम हो गया था, जिसके कारण रक्त में आईजीएफ की मात्रा बढ़ गई। और यह कारक, जैसा कि वैज्ञानिक अच्छी तरह से जानते हैं, मौजूद है प्रतिक्रियाजीवन प्रत्याशा के साथ: शरीर में IGF का स्तर जितना अधिक होगा, जीवन उतना ही छोटा होगा।

बाद में, अमेरिकी वैज्ञानिक लैंबर्ट ल्यूमेट ने पाया कि अगली पीढ़ी में, इन डच लोगों के परिवारों में पैदा हुए बच्चे भी असामान्य रूप से कम वजन के साथ पैदा हुए थे और दूसरों की तुलना में उम्र से संबंधित सभी बीमारियों से पीड़ित थे, हालांकि उनके माता-पिता काफी समृद्ध रहते थे और अच्छा खाया. जीन ने दादी-नानी की गर्भावस्था की भूखी अवधि के बारे में जानकारी याद रखी और इसे एक पीढ़ी के माध्यम से उनके पोते-पोतियों तक पहुँचाया।

जीन मौत की सज़ा नहीं है

तनाव और कुपोषण के अलावा, भ्रूण का स्वास्थ्य कई ऐसे पदार्थों से प्रभावित हो सकता है जो इसमें बाधा डालते हैं सामान्य प्रक्रियाएँ हार्मोनल विनियमन. उन्हें "एंडोक्राइन डिसरप्टर्स" (विनाशक) कहा जाता है। ये पदार्थ, एक नियम के रूप में, कृत्रिम प्रकृति के हैं: मानवता इन्हें अपनी आवश्यकताओं के लिए औद्योगिक रूप से प्राप्त करती है।

सबसे हड़ताली और नकारात्मक उदाहरण, शायद, बिस्फेनॉल-ए है, जिसका उपयोग कई वर्षों से प्लास्टिक उत्पादों के निर्माण में हार्डनर के रूप में किया जाता रहा है। यह कुछ प्रकार के प्लास्टिक कंटेनरों में पाया जाता है - पानी और पेय की बोतलें, खाद्य कंटेनर।

शरीर पर बीपीए का नकारात्मक प्रभाव मिथाइलेशन के लिए आवश्यक मुक्त मिथाइल समूहों को "नष्ट" करने और इन समूहों को डीएनए से जोड़ने वाले एंजाइमों को बाधित करने की क्षमता है। हार्वर्ड के जीवविज्ञानी चिकित्सा विद्यालयअंडे की परिपक्वता को रोकने के लिए बिस्फेनॉल-ए की क्षमता की खोज की गई और जिससे बांझपन हो सकता है। कोलंबिया विश्वविद्यालय के उनके सहयोगियों ने लिंगों के बीच अंतर मिटाने और समलैंगिक प्रवृत्ति वाली संतानों के जन्म को प्रोत्साहित करने की बिस्फेनॉल-ए की क्षमता की खोज की। बिस्फेनॉल के प्रभाव में, एस्ट्रोजेन और महिला सेक्स हार्मोन के लिए रिसेप्टर्स को एन्कोडिंग करने वाले जीन का सामान्य मिथाइलेशन बाधित हो गया था। इस वजह से, नर चूहों का जन्म "स्त्री" चरित्र, विनम्र और शांत स्वभाव के साथ हुआ।

सौभाग्य से, ऐसे खाद्य पदार्थ हैं जिनका एपिजेनोम पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, ग्रीन टी के नियमित सेवन से कैंसर का खतरा कम हो सकता है क्योंकि इसमें एक निश्चित पदार्थ (एपिगैलोकैटेचिन-3-गैलेट) होता है, जो उनके डीएनए को डीमिथाइलेट करके ट्यूमर दबाने वाले जीन (दबाने वाले) को सक्रिय कर सकता है। हाल के वर्षों में, सोया उत्पादों में निहित एपिजेनेटिक प्रक्रियाओं का मॉड्यूलेटर जेनिस्टिन लोकप्रिय हो गया है। कई शोधकर्ता एशियाई देशों के निवासियों के आहार में सोया की मात्रा को उनकी उम्र से संबंधित कुछ बीमारियों के प्रति कम संवेदनशीलता के साथ जोड़ते हैं।

एपिजेनेटिक तंत्र के अध्ययन ने हमें एक महत्वपूर्ण सत्य को समझने में मदद की है: जीवन में बहुत कुछ हम पर निर्भर करता है। अपेक्षाकृत स्थिर आनुवंशिक जानकारी के विपरीत, एपिजेनेटिक "चिह्न" कब होता है कुछ शर्तेंप्रतिवर्ती हो सकता है. यह तथ्य हमें सामान्य बीमारियों से निपटने के मौलिक रूप से नए तरीकों पर भरोसा करने की अनुमति देता है, जो प्रतिकूल कारकों के प्रभाव में मनुष्यों में उत्पन्न होने वाले उन एपिजेनेटिक संशोधनों के उन्मूलन पर आधारित हैं। एपिजीनोम को ठीक करने के उद्देश्य से दृष्टिकोणों का उपयोग हमारे लिए बड़ी संभावनाएं खोलता है।

पिछले दशकों में, शोध से पता चला है कि एपिजेनेटिक जानकारी में प्रगतिशील परिवर्तन विभाजित और गैर-विभाजित कोशिकाओं की उम्र बढ़ने की प्रक्रिया के साथ होते हैं।

कार्यात्मक अध्ययन सरल जीवऔर जटिल है क्योंकि मनुष्य दिखाते हैं कि एपिजेनेटिक परिवर्तनों का उम्र बढ़ने की प्रक्रिया पर गहरा प्रभाव पड़ता है। ये एपिजेनेटिक परिवर्तन विभिन्न स्तरों पर होते हैं, जिसमें कोर हिस्टोन के द्रव्यमान स्तर में कमी भी शामिल है।

हिस्टोन प्रोटीन होते हैं जो डीएनए को सीधे बांधते हैं

एक बच्चे में, प्रत्येक प्रकार की कोशिकाएँ समान होती हैं। जीवन के दौरान, एपिजेनेटिक जानकारी बहिर्जात और अंतर्जात कारकों (बाहरी स्थितियों) के आधार पर छिटपुट रूप से बदलती रहती है। क्रोमैटिन की असामान्य स्थिति के परिणामस्वरूप, डीएनए उत्परिवर्तन सहित विभिन्न प्रकार के डीएनए परिवर्तन विशेषता हैं।

उम्र बढ़ने की जैविक प्रवृत्ति

शरीर का बुढ़ापा एक जटिल बहुक्रियात्मक जैविक प्रक्रिया है जो सभी जीवित जीवों में आम है। यह समय के साथ सामान्य शारीरिक कार्यों में क्रमिक गिरावट के रूप में प्रकट होता है। शरीर की जैविक उम्र बढ़ना मानव स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण है क्योंकि उम्र के साथ कई बीमारियों की संभावना बढ़ जाती है, जिनमें कैंसर, मधुमेह जैसे चयापचय संबंधी विकार शामिल हैं। हृदय संबंधी विकारऔर न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग। दूसरी ओर, कोशिका जीर्णता, जिसे प्रतिकृति क्षरण भी कहा जाता है, एक विशेष प्रक्रिया है और इसे एक संभावित अंतर्जात एंटीट्यूमर तंत्र के रूप में माना जाता है जिसमें संभावित ऑन्कोजेनिक उत्तेजनाएं अपरिवर्तनीय वृद्धि से गुजरती हैं। सेलुलर उम्र बढ़नाउम्र बढ़ने की प्रक्रिया के साथ बहुत कुछ समान है, लेकिन यह दिखता भी है विशिष्ट सुविधाएं. हालाँकि उम्र बढ़ने के कारणों को अच्छी तरह से समझा नहीं जा सका है, फिर भी दीर्घायु के रास्ते तलाशने के प्रयास जारी हैं।

हाल के वर्षों में, कई अध्ययनों में काफी प्रगति हुई है जो उम्र बढ़ने के सेलुलर और आणविक संकेतों को प्रभावी ढंग से प्रकट करते हैं। इन विशेषताओं के बीच, एपिजेनेटिक परिवर्तन उम्र बढ़ने और उम्र से संबंधित बीमारियों में देखी जाने वाली कोशिका कार्यप्रणाली में गिरावट के सबसे महत्वपूर्ण तंत्रों में से एक हैं।

एपिजेनेटिक्स जीन परिवर्तन के पैटर्न का अध्ययन करता है

परिभाषा के अनुसार, एपिजेनेटिक्स एक प्रतिवर्ती वंशानुगत तंत्र है जो अंतर्निहित डीएनए अनुक्रम में किसी भी बदलाव के बिना होता है, और डीएनए की मरम्मत भी होती है।

डीएनए मरम्मत - क्षति की मरम्मत करने की क्षमता

यद्यपि जीनोम में गुणसूत्र आनुवंशिक जानकारी रखते हैं, कार्यात्मक उपयोग और स्थिरता के लिए जिम्मेदार एपिजेनोम फेनोटाइप वाला जीनोटाइप है - सामान्य विशेषताएँ. ये एपिजेनेटिक परिवर्तन स्वतःस्फूर्त हो सकते हैं या बाहरी या आंतरिक प्रभावों से प्रभावित हो सकते हैं। एपिजेनेटिक्स संभावित रूप से यह समझाने के लिए गायब लिंक प्रदान करता है कि दो आनुवंशिक रूप से समान व्यक्तियों, जैसे समान जुड़वां, या, जानवरों के साम्राज्य में, समान आनुवंशिक संरचना वाले जानवरों, जैसे रानी मधुमक्खियों और कार्यकर्ता मधुमक्खियों के बीच गिरावट के पैटर्न भिन्न क्यों होते हैं।

जनसंख्या दीर्घायु अध्ययनों से पता चला है कि आनुवंशिक कारक जुड़वा बच्चों के जीवनकाल में देखे गए 20 से 30% भिन्नता की व्याख्या कर सकते हैं; शेष अधिकांश भिन्नता उनके जीवनकाल के दौरान एपिजेनेटिक परिवर्तन के माध्यम से उत्पन्न हुई - अलग प्रभावपर्यावरण, पोषण सहित।

उदाहरण के लिए, संग्रहीत एपिजेनेटिक जानकारी में अलग-अलग अंतर परिवर्तन समान डीएनए सामग्री के बावजूद, श्रमिक मधुमक्खियों और रानी मधुमक्खी की उपस्थिति, प्रजनन व्यवहार और जीवनकाल में आश्चर्यजनक विरोधाभास पैदा करते हैं।

इस प्रकार, एपिजेनेटिक्स चुनाव के लिए बड़ी संभावनाएं खोलता है उपचारात्मक उपायआनुवंशिक परिवर्तनों के साथ जो वर्तमान में मानव शरीर में तकनीकी रूप से अपरिवर्तनीय हैं। तदनुसार, एपिजेनेटिक्स और उम्र बढ़ने के दौरान होने वाले एपिजेनेटिक परिवर्तनों को परिभाषित करना और समझना अनुसंधान का एक प्रमुख क्षेत्र है जो उम्र बढ़ने और उम्र से संबंधित बीमारियों में देरी के लिए नए चिकित्सीय दृष्टिकोण के विकास का मार्ग प्रशस्त कर सकता है।

उम्र बढ़ने के दौरान एपिजेनेटिक परिवर्तन

अस्तित्व विभिन्न प्रकार केएपिजेनेटिक जानकारी हमारे एपिजीनोम में एन्कोड की गई है, जिसमें किसी विशेष डीएनए अनुक्रम पर हिस्टोन की उपस्थिति या अनुपस्थिति शामिल है, लेकिन यह इन्हीं तक सीमित नहीं है।

ये विभिन्न प्रकार की एपिजेनेटिक जानकारी हमारे एपिजेनोम का निर्माण करती हैं और शरीर में सभी कोशिकाओं और ऊतकों, एककोशिकीय और बहुकोशिकीय जीवों, दोनों के कार्य और भाग्य के महत्वपूर्ण निर्धारक हैं। निस्संदेह, इनमें से प्रत्येक विभिन्न प्रकार केउम्र बढ़ने की प्रक्रिया के लिए एपिजेनेटिक जानकारी कार्यात्मक रूप से महत्वपूर्ण है।

हाल के वर्षों में बढ़ते साक्ष्य भी स्पष्ट रूप से क्रोमैटिन की संरचना की ओर इशारा करते हैं, जो उम्र बढ़ने की प्रक्रिया में एक प्रमुख खिलाड़ी के रूप में बहुत अधिक एपिजेनेटिक जानकारी रखता है। क्रोमैटिन संरचना की मूल इकाई न्यूक्लियस है, जिसमें हिस्टोन के चारों ओर लिपटे डीएनए के 147 आधार जोड़े होते हैं। उच्च संगठित क्रोमैटिन संरचना में जीनोमिक डीएनए की पैकेजिंग डीएनए तक पहुंच को नियंत्रित करके, डीएनए प्रतिकृति, प्रतिलेखन, पुनर्संयोजन और डीएनए मरम्मत सहित नाभिक में सभी जीनोमिक प्रक्रियाओं को नियंत्रित करती है।

क्रोमैटिन क्रोमोसोम का पदार्थ है

मानव अध्ययन और विभिन्न मॉडलगिरावट क्रोमोसोमल वास्तुकला, जीनोम अखंडता और जीन अभिव्यक्ति की उम्र बढ़ने के साथ विन्यास के प्रगतिशील नुकसान का संकेत देती है। अनुसंधान ने पुष्टि की है कि ये सभी प्रभाव बड़े पैमाने पर यीस्ट जैसे एकल-कोशिका वाले जीवों से लेकर मानव जैसे जटिल बहुकोशिकीय जीवों तक सभी तरह से संरक्षित हैं। ये संरक्षित तंत्र उम्र बढ़ने की प्रक्रिया की स्पष्ट समझ प्रदान करने में मदद करते हैं। एपिजेनेटिक परिवर्तन एपिजेनेटिक्स के क्षेत्र में बाद की प्रगति और संभावित आशाजनक दिशाओं की पहचान के लिए उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं।

उम्र बढ़ने के दौरान हिस्टोन में कमी

प्रतिकृति विकार के साथ कोर हिस्टोन प्रोटीन का लगभग आधा हिस्सा नष्ट हो जाता है।

हिस्टोन डीएनए प्रोटीन हैं

प्रमुख हिस्टोन प्रोटीन में तीव्र कमी हिस्टोन प्रोटीन के संश्लेषण में कमी के कारण होती है। मनुष्यों में, क्षरण के दौरान नए हिस्टोन के संश्लेषण में कमी छोटे हिस्टोन की वृद्धि का परिणाम है, जो डीएनए क्षति के जवाब में सक्रिय होते हैं, संभावित रूप से कोशिका विभाजन की संख्या को सीमित करके टेलोमेयर को छोटा करने के तंत्र की व्याख्या करते हैं। इसलिए, कोर हिस्टोन का नुकसान कई जीवों में उम्र के साथ देखी जाने वाली एक अधिक सामान्यीकृत घटना हो सकती है।

उम्र बढ़ने की प्रक्रिया निस्संदेह जटिल है। जीवन के शरीर में, उम्र बढ़ने वाली कोशिकाओं में कई परिवर्तन होते हैं और मैक्रोमोलेक्यूल्स को क्षति जमा होती है। उम्र बढ़ने का फेनोटाइप विभिन्न संकेतों में परिवर्तनों के योग से प्रकट होता है।

दीर्घायु की प्रक्रिया पर किसी विशिष्ट कारक के प्रभाव को समझने के लिए आनुवंशिक और पर्यावरणीय परिवर्तन स्पष्ट रूप से महत्वपूर्ण हैं। यह यंत्रवत रूप से स्पष्ट होता जा रहा है कि जीवन काल को प्रभावित करने वाले कई कारक मुख्य रूप से एपिजीनोम के संशोधन के माध्यम से कार्य करते हैं। निस्संदेह, उम्र बढ़ने की प्रक्रियाओं पर एपिजेनेटिक प्रभावों को उम्र बढ़ने की हमारी वर्तमान समझ में शामिल किया जाना चाहिए।

कोशिका उम्र बढ़ना

युवा स्वस्थ कोशिकाएं एक एपिजेनेटिक अवस्था बनाए रखती हैं, जो एक कॉम्पैक्ट हिस्टोन संरचना के निर्माण और बुनियादी जैविक प्रक्रियाओं के नियमन को बढ़ावा देती है। हालाँकि, उम्र बढ़ने वाली कोशिकाएं सभी पहलुओं में बदलाव का अनुभव करती हैं। एपिजेनेटिक तंत्र की प्रतिवर्ती प्रकृति इनमें से कुछ फेनोटाइप को एक युवा कोशिका प्राप्त करने के लिए पुनर्स्थापित या उलटने की अनुमति देती है। जबकि उम्र बढ़ने के दौरान कुछ आणविक परिवर्तनों को उम्र बढ़ने के कारण के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, अन्य परिवर्तन केवल उम्र बढ़ने की प्रक्रिया के साथ होते हैं। हालाँकि, गिरावट के कारणों और परिणामों का वर्णन करते समय, प्रयोगात्मक परिणामों का सावधानीपूर्वक विश्लेषण करना आवश्यक है, क्योंकि अधिकांश प्रासंगिक रास्ते आपस में जुड़े हुए हैं।

लगातार संयोजन कार्यात्मक विश्लेषणऔर अलग-अलग आणविक विश्लेषण आयु के अनुसार समूह, य विभिन्न जीवऔर विभिन्न ऊतक प्रकार आयु-प्रेरित जटिलताओं का प्रतिकार करने के लिए चिकित्सीय हस्तक्षेप विकसित करने के लिए इस विकासात्मक रूप से संरक्षित बुनियादी प्रक्रिया को समझने के लिए सभी आवश्यक जानकारी प्रदान करेंगे। केंद्रीय अवधारणाएपिजेनेटिक दवाओं या यहां तक ​​कि एपिजेनेटिक पोषण के विकास के लिए उभर रहा है।

इस प्रकार, प्रमुख मुद्दे जो निकट भविष्य में इस क्षेत्र पर हावी होंगे, वे इस बात की पदानुक्रमित समझ प्राप्त करना होगा कि एपिजेनेटिक्स उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को कैसे प्रभावित करता है और उम्र बढ़ने वाले व्यक्ति में एपिजेनोम पर चिकित्सीय हस्तक्षेप के दीर्घकालिक प्रभावों को समझना, एपिजेनेटिक के अंतर्संबंध को देखते हुए। तंत्र.
इन अध्ययनों से कई महत्वपूर्ण निष्कर्ष सामने आते हैं: उम्र बढ़ने की आनुवंशिक प्रवृत्ति 20-30% है, और हमारा शेष जीवन काफी हद तक पोषण और अन्य पर्यावरणीय प्रभावों से निर्धारित होता है।

परिणाम उम्र बढ़ने की प्रक्रिया में शामिल तंत्र की बेहतर समझ प्रदान करते हैं। एपिजेनेटिक जानकारी की प्रतिवर्ती प्रकृति को देखते हुए, अनुसंधान कैंसर सहित उम्र बढ़ने और उम्र से संबंधित बीमारियों में चिकित्सीय हस्तक्षेप की विशाल क्षमता पर प्रकाश डालता है।

), विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में अलग-अलग जीन अभिव्यक्ति के कारण, विभेदित कोशिकाओं से युक्त बहुकोशिकीय जीव का विकास हो सकता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कई शोधकर्ता अभी भी एपिजेनेटिक्स के बारे में संशय में हैं, क्योंकि इसके ढांचे के भीतर गैर-जीनोमिक वंशानुक्रम की संभावना को पर्यावरणीय परिवर्तनों के अनुकूली प्रतिक्रिया के रूप में अनुमति दी गई है, जो वर्तमान में प्रमुख जेनोकेंट्रिक प्रतिमान का खंडन करता है।

उदाहरण

यूकेरियोट्स में एपिजेनेटिक परिवर्तनों का एक उदाहरण कोशिका विभेदन की प्रक्रिया है। मॉर्फोजेनेसिस के दौरान, टोटिपोटेंट स्टेम कोशिकाएं भ्रूण के विभिन्न प्लुरिपोटेंट सेल वंशावली बनाती हैं, जो बदले में पूरी तरह से विभेदित कोशिकाओं को जन्म देती हैं। दूसरे शब्दों में, एक निषेचित अंडा - युग्मनज - कई विभाजनों के माध्यम से विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में विभेदित होता है, जिनमें शामिल हैं: न्यूरॉन्स, मांसपेशी कोशिकाएं, उपकला, संवहनी एंडोथेलियम, आदि। यह कुछ जीनों को सक्रिय करके और साथ ही, एपिजेनेटिक तंत्र का उपयोग करके दूसरों को बाधित करके प्राप्त किया जाता है।

दूसरा उदाहरण वॉल्यूम में प्रदर्शित किया जा सकता है। शरद ऋतु में, ठंड के मौसम से पहले, वे लंबे समय तक और के साथ पैदा होते हैं घने बालहालाँकि, वसंत की तुलना में अंतर्गर्भाशयी विकास"वसंत" और "शरद ऋतु" चूहे लगभग समान स्थितियों (तापमान, दिन की लंबाई, आर्द्रता, आदि) की पृष्ठभूमि के खिलाफ होते हैं। अध्ययनों से पता चला है कि बालों की लंबाई में वृद्धि के लिए एपिजेनेटिक परिवर्तनों को ट्रिगर करने वाला संकेत रक्त में मेलाटोनिन एकाग्रता के ग्रेडिएंट में बदलाव है (वसंत में यह कम हो जाता है और पतझड़ में बढ़ जाता है)। इस प्रकार, एपिजेनेटिक अनुकूली परिवर्तन (बालों की लंबाई में वृद्धि) ठंड के मौसम की शुरुआत से पहले ही प्रेरित हो जाते हैं, जिसका अनुकूलन जीव के लिए फायदेमंद होता है।

व्युत्पत्ति और परिभाषाएँ

शब्द "एपिजेनेटिक्स" (साथ ही "एपिजेनेटिक लैंडस्केप") को कॉनराड वाडिंगटन द्वारा 1942 में जेनेटिक्स और एपिजेनेसिस शब्दों के व्युत्पन्न के रूप में प्रस्तावित किया गया था। जब वाडिंगटन ने यह शब्द गढ़ा, भौतिक प्रकृतिजीन पूरी तरह से ज्ञात नहीं थे, इसलिए उन्होंने इसे एक वैचारिक मॉडल के रूप में इस्तेमाल किया कि कैसे जीन एक फेनोटाइप को आकार देने के लिए अपने पर्यावरण के साथ बातचीत कर सकते हैं।

रॉबिन हॉलिडे ने एपिजेनेटिक्स को "जीवों के विकास के दौरान जीन गतिविधि के अस्थायी और स्थानिक नियंत्रण के तंत्र का अध्ययन" के रूप में परिभाषित किया। इस प्रकार, "एपिजेनेटिक्स" शब्द का उपयोग किसी का भी वर्णन करने के लिए किया जा सकता है आंतरिक फ़ैक्टर्स, जो डीएनए अनुक्रम के अपवाद के साथ, जीव के विकास को प्रभावित करते हैं।

वैज्ञानिक प्रवचन में इस शब्द का आधुनिक उपयोग अधिक संकीर्ण है। ग्रीक उपसर्ग एपि- शब्द में उन कारकों का तात्पर्य है जो आनुवंशिक कारकों के "अतिरिक्त" या "अतिरिक्त" कार्य करते हैं, जिसका अर्थ है कि एपिजेनेटिक कारक आनुवंशिकता के पारंपरिक आणविक कारकों के अतिरिक्त या इसके अतिरिक्त कार्य करते हैं।

"जेनेटिक्स" शब्द की समानता ने इस शब्द के उपयोग में कई समानताओं को जन्म दिया है। "एपिजेनोम" शब्द "जीनोम" के समान है, और कोशिका की समग्र एपिजेनेटिक स्थिति को परिभाषित करता है। रूपक " जेनेटिक कोड" को भी अनुकूलित किया गया है, और "एपिजेनेटिक कोड" शब्द का उपयोग एपिजेनेटिक विशेषताओं के सेट का वर्णन करने के लिए किया जाता है जो विविध फेनोटाइप बनाते हैं विभिन्न कोशिकाएँ. "एपिमुटेशन" शब्द का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो कई कोशिका पीढ़ियों में प्रसारित छिटपुट कारकों के कारण सामान्य एपिजेनोम में परिवर्तन को संदर्भित करता है।

एपिजेनेटिक्स का आणविक आधार

एपिजेनेटिक्स का आणविक आधार काफी जटिल है, हालांकि यह डीएनए की संरचना को प्रभावित नहीं करता है, लेकिन कुछ जीनों की गतिविधि को बदल देता है। यह बताता है कि बहुकोशिकीय जीव की विभेदित कोशिकाएँ केवल अपनी विशिष्ट गतिविधियों के लिए आवश्यक जीन ही क्यों व्यक्त करती हैं। एपिजेनेटिक परिवर्तनों की ख़ासियत यह है कि वे पूरे समय बने रहते हैं कोशिका विभाजन. यह ज्ञात है कि अधिकांश एपिजेनेटिक परिवर्तन केवल एक जीव के जीवनकाल के दौरान ही होते हैं। वहीं, यदि किसी शुक्राणु या अंडे में डीएनए में परिवर्तन होता है, तो कुछ एपिजेनेटिक अभिव्यक्तियाँ एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी में प्रसारित हो सकती हैं। इससे यह सवाल उठता है कि क्या शरीर में एपिजेनेटिक परिवर्तन वास्तव में बदल सकते हैं बुनियादी संरचनाउसका डीएनए? (विकास देखें)।

एपिजेनेटिक्स के ढांचे के भीतर, पैराम्यूटेशन, जेनेटिक बुकमार्किंग, जीनोमिक इंप्रिंटिंग, एक्स क्रोमोसोम निष्क्रियता, स्थिति प्रभाव, मातृ प्रभाव, साथ ही जीन अभिव्यक्ति के विनियमन के अन्य तंत्र जैसी प्रक्रियाओं का व्यापक रूप से अध्ययन किया जाता है।

एपिजेनेटिक अध्ययन में उपयोग किया जाता है विस्तृत श्रृंखलाक्रोमैटिन इम्युनोप्रेग्रेशन (चिप-ऑन-चिप और चिप-सेक के विभिन्न संशोधन), सीटू संकरण, मिथाइलेशन-संवेदनशील प्रतिबंध एंजाइम, डीएनए एडेनिन मिथाइलट्रांसफेरेज़ पहचान (डैमआईडी) और बाइसल्फाइट अनुक्रमण सहित आणविक जीवविज्ञान विधियां। इसके अलावा, जैव सूचना विज्ञान विधियों (कंप्यूटर एपिजेनेटिक्स) का उपयोग तेजी से महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहा है।

तंत्र

डीएनए मिथाइलेशन और क्रोमैटिन रीमॉडलिंग

एपिजेनेटिक कारक कई स्तरों पर कुछ जीनों की अभिव्यक्ति गतिविधि को प्रभावित करते हैं, जिससे कोशिका या जीव के फेनोटाइप में परिवर्तन होता है। इस प्रभाव का एक तंत्र क्रोमैटिन रीमॉडलिंग है। क्रोमैटिन हिस्टोन प्रोटीन के साथ डीएनए का एक जटिल है: डीएनए हिस्टोन प्रोटीन पर घाव होता है, जो गोलाकार संरचनाओं (न्यूक्लियोसोम) द्वारा दर्शाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप नाभिक में इसका संघनन होता है। जीन अभिव्यक्ति की तीव्रता जीनोम के सक्रिय रूप से व्यक्त क्षेत्रों में हिस्टोन के घनत्व पर निर्भर करती है। क्रोमैटिन रीमॉडलिंग न्यूक्लियोसोम के "घनत्व" और डीएनए के लिए हिस्टोन की आत्मीयता को सक्रिय रूप से बदलने की एक प्रक्रिया है। इसे नीचे वर्णित दो तरीकों से हासिल किया गया है।

डीएनए मिथाइलेशन

आज तक का सबसे अच्छी तरह से अध्ययन किया गया एपिजेनेटिक तंत्र साइटोसिन डीएनए बेस का मिथाइलेशन है। उम्र बढ़ने के दौरान आनुवंशिक अभिव्यक्ति के नियमन में मिथाइलेशन की भूमिका पर गहन शोध पिछली शताब्दी के 70 के दशक में बी.एफ. वैन्युशिन और जी.डी. बर्डीशेव एट अल के अग्रणी काम के साथ शुरू हुआ था। डीएनए मिथाइलेशन की प्रक्रिया में साइटोसिन रिंग की स्थिति C5 पर CpG डाइन्यूक्लियोटाइड के हिस्से के रूप में साइटोसिन में मिथाइल समूह को शामिल करना शामिल है। डीएनए मिथाइलेशन मुख्य रूप से यूकेरियोट्स की विशेषता है। मनुष्यों में, जीनोमिक डीएनए का लगभग 1% मिथाइलेटेड होता है। डीएनए मिथाइलट्रांसफेरेज़ 1, 3ए और 3बी (डीएनएमटी1, डीएनएमटी3ए और डीएनएमटी3बी) नामक तीन एंजाइम डीएनए मिथाइलेशन की प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार हैं। यह माना जाता है कि DNMT3a और DNMT3b डे नोवो मिथाइलट्रांसफेरेज़ हैं जो विकास के शुरुआती चरणों में डीएनए मिथाइलेशन पैटर्न बनाते हैं, और DNMT1 जीव के जीवन के बाद के चरणों में डीएनए मिथाइलेशन करता है। मिथाइलेशन का कार्य जीन को सक्रिय/निष्क्रिय करना है। ज्यादातर मामलों में, मिथाइलेशन से जीन गतिविधि का दमन होता है, खासकर जब इसके प्रवर्तक क्षेत्र मिथाइलेटेड होते हैं, और डीमेथिलेशन इसके सक्रियण की ओर जाता है। यह दिखाया गया है कि डीएनए मिथाइलेशन की डिग्री में मामूली बदलाव भी आनुवंशिक अभिव्यक्ति के स्तर को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकता है।

हिस्टोन संशोधन

यद्यपि हिस्टोन में अमीनो एसिड का संशोधन पूरे प्रोटीन अणु में होता है, एन-टेल्स का संशोधन बहुत अधिक बार होता है। इन संशोधनों में शामिल हैं: फॉस्फोराइलेशन, सर्वव्यापकता, एसिटिलीकरण, मिथाइलेशन, सुमोयलेशन। एसिटिलेशन सबसे अधिक अध्ययन किया जाने वाला हिस्टोन संशोधन है। इस प्रकार, एसिटाइलट्रांसफेरेज़ K14 और K9 द्वारा हिस्टोन H3 टेल लाइसिन का एसिटिलीकरण गुणसूत्र के इस क्षेत्र में ट्रांसक्रिप्शनल गतिविधि से संबंधित है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि लाइसिन का एसिटिलेशन इसके सकारात्मक चार्ज को तटस्थ में बदल देता है, जिससे डीएनए में नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए फॉस्फेट समूहों से जुड़ना असंभव हो जाता है। परिणामस्वरूप, हिस्टोन डीएनए से अलग हो जाते हैं, जिससे एसडब्ल्यूआई/एसएनएफ कॉम्प्लेक्स के "नग्न" डीएनए और प्रतिलेखन को गति देने वाले अन्य प्रतिलेखन कारक प्रभावित होते हैं। यह एपिजेनेटिक विनियमन का एक "सीआईएस" मॉडल है।

हिस्टोन अपनी संशोधित स्थिति को बनाए रखने में सक्षम हैं और नए हिस्टोन के संशोधन के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करते हैं, जो प्रतिकृति के बाद डीएनए से जुड़ते हैं।

हिस्टोन संशोधनों की तुलना में डीएनए मिथाइलेशन के लिए एपिजेनेटिक निशानों के प्रजनन के तंत्र का बेहतर अध्ययन किया गया है। इस प्रकार, DNMT1 एंजाइम में 5-मिथाइलसिटोसिन के लिए उच्च आकर्षण है। जब DNMT1 को एक "हेमिमिथाइलेटेड साइट" मिलती है (एक ऐसी साइट जहां केवल एक डीएनए स्ट्रैंड पर साइटोसिन मिथाइलेटेड होता है), तो यह उसी साइट पर दूसरे स्ट्रैंड पर साइटोसिन को मिथाइललेट करता है।

प्रायन

माइक्रो RNA

हाल ही में, आनुवंशिक गतिविधि के नियमन की प्रक्रियाओं में छोटे हस्तक्षेप करने वाले आरएनए (एसआई-आरएनए) की भूमिका के अध्ययन पर बहुत ध्यान आकर्षित किया गया है। हस्तक्षेप करने वाले आरएनए पॉलीसोम फ़ंक्शन और क्रोमैटिन संरचना को मॉडलिंग करके एमआरएनए स्थिरता और अनुवाद को बदल सकते हैं।

अर्थ

दैहिक कोशिकाओं में एपिजेनेटिक वंशानुक्रम बहुकोशिकीय जीव के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। सभी कोशिकाओं का जीनोम लगभग एक जैसा होता है, साथ ही, एक बहुकोशिकीय जीव में अलग-अलग विभेदित कोशिकाएं होती हैं जो पर्यावरणीय संकेतों को अलग-अलग तरीकों से समझती हैं और अलग-अलग कार्य करती हैं। यह एपिजेनेटिक कारक हैं जो "सेलुलर मेमोरी" प्रदान करते हैं।

दवा

आनुवंशिक और एपिजेनेटिक दोनों घटनाओं का मानव स्वास्थ्य पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। ऐसी कई ज्ञात बीमारियाँ हैं जो बिगड़ा हुआ जीन मिथाइलेशन के कारण उत्पन्न होती हैं, साथ ही जीनोमिक इंप्रिंटिंग के अधीन जीन के लिए हेमीज़ाइगोसिटी के कारण भी उत्पन्न होती हैं। कई जीवों के लिए, हिस्टोन एसिटिलीकरण/डीएसिटिलीकरण गतिविधि और जीवनकाल के बीच संबंध सिद्ध हो चुका है। शायद यही प्रक्रियाएँ मानव जीवन प्रत्याशा को प्रभावित करती हैं।

विकास

यद्यपि एपिजेनेटिक्स को मुख्य रूप से सेलुलर मेमोरी के संदर्भ में माना जाता है, ऐसे कई ट्रांसजेनरेटिव एपिजेनेटिक प्रभाव भी हैं जिनमें आनुवंशिक परिवर्तन संतानों में पारित हो जाते हैं। उत्परिवर्तनों के विपरीत, एपिजेनेटिक परिवर्तन प्रतिवर्ती होते हैं और संभवतः लक्षित (अनुकूली) किए जा सकते हैं। चूंकि उनमें से अधिकांश कुछ पीढ़ियों के बाद गायब हो जाते हैं, इसलिए वे केवल अस्थायी अनुकूलन हो सकते हैं। किसी विशेष जीन में उत्परिवर्तन की आवृत्ति को प्रभावित करने वाले एपिजेनेटिक्स की संभावना पर भी सक्रिय रूप से चर्चा की जा रही है। साइटोसिन डेमिनमिनस प्रोटीन के APOBEC/AID परिवार को समान आणविक तंत्र का उपयोग करके आनुवंशिक और एपिजेनेटिक वंशानुक्रम दोनों में शामिल दिखाया गया है। कई जीवों में ट्रांसजेनरेटिव एपिजेनेटिक घटना के 100 से अधिक मामले पाए गए हैं।

मनुष्यों में एपिजेनेटिक प्रभाव

जीनोमिक इंप्रिंटिंग और संबंधित रोग

कुछ मानव रोग जीनोमिक इम्प्रिंटिंग से जुड़े होते हैं, एक ऐसी घटना जिसमें एक ही जीन में अलग-अलग मिथाइलेशन पैटर्न होते हैं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि वे किस लिंग के माता-पिता से आए हैं। इम्प्रिंटिंग से जुड़ी बीमारियों के सबसे प्रसिद्ध मामले एंजेलमैन सिंड्रोम और प्रेडर-विली सिंड्रोम हैं। दोनों 15q क्षेत्र में आंशिक विलोपन के कारण होते हैं। यह इस स्थान पर जीनोमिक इंप्रिंटिंग की उपस्थिति के कारण है।

ट्रांसजेनरेटिव एपिजेनेटिक प्रभाव

मार्कस पेम्ब्रे और सह-लेखकों ने पाया कि 19वीं शताब्दी में स्वीडन में अकाल का सामना करने वाले पुरुषों के पोते (लेकिन पोती नहीं) को हृदय रोग होने की संभावना कम थी, लेकिन मधुमेह होने की अधिक संभावना थी, जो लेखक का सुझाव है कि यह एपिजेनेटिक विरासत का एक उदाहरण है .

कैंसर और विकास संबंधी विकार

कई पदार्थों में एपिजेनेटिक कार्सिनोजेन के गुण होते हैं: वे उत्परिवर्तजन प्रभाव प्रदर्शित किए बिना ट्यूमर की घटनाओं में वृद्धि करते हैं (उदाहरण के लिए: डायथाइलस्टिलबेस्ट्रोल आर्सेनाइट, हेक्साक्लोरोबेंजीन और निकल यौगिक)। कई टेराटोजेन, विशेष रूप से डायथाइलस्टिलबेस्ट्रोल, एपिजेनेटिक स्तर पर भ्रूण पर विशिष्ट प्रभाव डालते हैं।

हिस्टोन एसिटिलेशन और डीएनए मिथाइलेशन में परिवर्तन से विभिन्न जीनों की गतिविधि में परिवर्तन होकर प्रोस्टेट कैंसर का विकास होता है। प्रोस्टेट कैंसर में जीन गतिविधि आहार और जीवनशैली से प्रभावित हो सकती है।

2008 में, यूएस नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ ने घोषणा की कि अगले 5 वर्षों में एपिजेनेटिक्स अनुसंधान पर 190 मिलियन डॉलर खर्च किए जाएंगे। फंडिंग शुरू करने वाले कुछ शोधकर्ताओं के अनुसार, आनुवंशिकी की तुलना में एपिजेनेटिक्स मानव रोगों के उपचार में बड़ी भूमिका निभा सकता है।

एपिजीनोम और उम्र बढ़ना

हाल के वर्षों में, सबूतों का एक बड़ा भंडार जमा हुआ है कि एपिजेनेटिक प्रक्रियाएं बाद के जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। विशेष रूप से, उम्र बढ़ने के साथ मिथाइलेशन पैटर्न में व्यापक परिवर्तन होते हैं। यह माना जाता है कि ये प्रक्रियाएँ आनुवंशिक नियंत्रण में हैं। आम तौर पर सबसे बड़ी संख्याभ्रूण या नवजात जानवरों से पृथक डीएनए में मिथाइलेटेड साइटोसिन आधार देखे जाते हैं, और यह मात्रा उम्र के साथ धीरे-धीरे कम हो जाती है। चूहों, हैम्स्टर और मनुष्यों के सुसंस्कृत लिम्फोसाइटों में डीएनए मिथाइलेशन स्तर में समान कमी पाई गई। यह व्यवस्थित है, लेकिन ऊतक और जीन-विशिष्ट हो सकता है। उदाहरण के लिए, ट्रै एट अल. (ट्रा एट अल., 2002) से पृथक टी लिम्फोसाइटों में 2000 से अधिक लोकी की तुलना करके परिधीय रक्तनवजात शिशुओं, साथ ही मध्यम आयु वर्ग और वृद्ध लोगों में, पता चला कि इनमें से 23 लोकी उम्र के साथ हाइपरमेथिलेशन और 6 हाइपोमेथिलेशन से गुजरते हैं, और मिथाइलेशन की प्रकृति में समान परिवर्तन अन्य ऊतकों में पाए गए: अग्न्याशय, फेफड़े और अन्नप्रणाली। हचिंसन-गिलफोर्ड प्रोजिरिया के रोगियों में गंभीर एपिजेनेटिक विकृतियों की पहचान की गई है।

यह माना जाता है कि उम्र के साथ डीमिथाइलेशन मोबाइल आनुवंशिक तत्वों (एमजीई) के सक्रियण के माध्यम से क्रोमोसोमल पुनर्व्यवस्था की ओर जाता है, जो आमतौर पर डीएनए मिथाइलेशन (बारबोट एट अल।, 2002; बेनेट-बेकर, 2003) द्वारा दबा दिया जाता है। व्यवस्थित उम्र से संबंधित गिरावटमिथाइलेशन स्तर पर निर्भर हो सकता है कम से कमआंशिक रूप से, बहुतों का कारण बनना जटिल रोग, जिसे शास्त्रीय आनुवंशिक विचारों का उपयोग करके समझाया नहीं जा सकता है। एक अन्य प्रक्रिया जो ऑन्टोजेनेसिस में डीमिथाइलेशन के समानांतर होती है और एपिजेनेटिक विनियमन की प्रक्रियाओं को प्रभावित करती है वह है क्रोमैटिन संघनन (हेटरोक्रोमैटिनाइजेशन), जिससे उम्र के साथ आनुवंशिक गतिविधि में कमी आती है। कई अध्ययनों में, रोगाणु कोशिकाओं में उम्र-निर्भर एपिजेनेटिक परिवर्तनों का भी प्रदर्शन किया गया है; इन परिवर्तनों की दिशा जीन विशिष्ट प्रतीत होती है।

साहित्य

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टिप्पणियाँ

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