Izvor ilustracije: Harvard.edu

 

Već neko vrijeme na ovom blogu pokušavam pričati o epigenetici. Međutim, ova priča o genetici i epigenetici postaje sve teža za one koji u tančine ne razumiju procese i nivoe kodiranja genetičke informacije.

 
Pokušaću sada da sumiram neke stvari jer mi nije želja da zvučim superpametno i da svi vi mislite da sam ja nešto iznad prosjeka jer “kontam” nešto – želja mi je da u budućnosti svaki školarac, svaki građanin, bez obzira čime se u životu bavi i da li mu je background nauka ili ne, razumije neke stvari iz genetike. Vjerujem da će u budućnosti teme iz oblasti genetike (ali i iz drugih naučnih disciplina) biti teme small talks – jednostavno, moraćete nešto znati o tome jer će se u civiliziranim društvima uz kafu i čašicu pričati o ovim stvarima, a mediji će sve više pisati o nauci. (Rekla sam “civiliziranim društvima”, nemojte me proglašavati utopistom bez razloga). 
 
Nekada, ne baš tako davno, ali kao da je bilo u srednjem vijeku, nekada 1953., J.Watson i F. Crick su odgonetnuli strukturu DNK. To im je bilo malo, pa su odgonetnuli i čemu služi ta DNK. Onda su pokupili Nobelovu nagradu, zajedno sa onim Wilkinsom. Čiča-miča i gotova priča.
 
Jeste, otkrili su da molekula DNK ima nizove heterocikličnih baza adenin, timin, gvanin i citozin, koje se zovu baze jer sadrže nitrogen, a nitrogen, premda nemetal, daje tvarima osobine blaže baze, a ne kiseline. Te baze su “heterociklične” jer to, na jeziku hemije, znači da su atomi povezani u prsten (“ciklus”), ali da taj prsten nije izgrađen samo od karbona, već da ima i nitrogena. Same heterociklične baze ne vise same – povezane su sa jednom molekulom šećera dezoksiriboze i jednom fosfatnom grupom (koja molekuli DNK daje kiselost), čineći nukleotid (zapamtite “nukleotid”, ne nukleoid). 
 
Suštinski, čitava priča i misterija oko uloge DNK se sastoji u tome da su adenin, timin, gvanin i citozin “slova” genetičkog koda i da tri ovakve baze u kombinaciji koju zovemo triplet predstavljaju matricu koja šifrira redoslijed kojim će se aminokiseline spajati u lanac peptida ili proteina. Tri baze = jedna aminokiselina. 
 
DNK ima svog posrednika – molekulu RNK, koja je suštinski “prepisana” potrebna sekvenca, dio DNK koji kodira protein potreban u tom određenom trenutku organizmu. Jedina razlika u šifri između DNK i RNK jeste u tome što je timin zamijenjen jednom drugom, strukturno vrlo sličnom bazom, koja se zove uracil. Dakle, gdje je na DNK bio timin, na RNK će biti uracil. To je kao kad pišete naški, a koristite englesku tastaturu gdje nema č,ć,đ,dž,ž pa ukucate samo c,dj, dz, z.
 
Dugo vremena smo mislili da je to to – linearni kod određuje sve, jer su naučnici otkrili kako se vrši sinteza osnovnih gradivnih blokova i katalizatora u organizmu – proteina.
 
A onda, krajem devedesetih, počelo se razmišljati i o nekim drugim problemima, te se došlo zaključka da i molekula DNK, kao i molekule proteina koje šifrira, ima 3D strukturu te samim time i nekoliko nivoa organizacije i kontrole. Zapravo, za te nivoe organizacije se znalo jako davno, pa su se u udžbenicima spominjale strukture zvane nukleosomi, a koje čini “upakovana” DNK, obmotana oko nekoliko molekula proteina, koji su nazvani histoni.
 
Ali, ono što se tada nije znalo, je to čemu sve ovo, osim da se molekula DNK, čija ukupna dužina u jednoj stanici čovjeka iznosi 1.98m, sabije u tako mali prostor.

 
Epigenetika, nova naučna disciplina, pokušava naći (i nalazi) odgovore na pitanje koja je veza između gusto upakovane DNK, “paljenja i gašenja” gena te uticaja vanjske sredine i ne-šifrirajućih faktora. Neke molekule mijenjaju 3D strukturu i stepen kondenziranosti DNK u nukleosomima, pa je DNK “gušće” spremljena ili je “rastegnuta”. Ako je “gušće” spremljena, ne može se vršiti prepisivanje nekog gena na tom gušće kondenziranom dijelu. Ako je “rastegnuta” prepisivanje gena na iRNK se vrši, tj. gen je aktivan, ima ekspresiju. Tako neko može imati i “loš”, mutiran gen, ali ako je on gusto upakovan, onda ne može proizvoditi “robu sa greškom”. Ali, isto tako, ako je epigenetičkim markerima tagovan neki dobar, važan gen, pa on ne može da se prepisuje i prevodi, to može biti štetno za organizam.



Epigenetika je zapravo grana genetike koja izučava sve potencijalno stabilne nasljedne promjene u ekspresiji gena ili staničnom fenotipu, koje se događaju bez promjena u rasporedu baza DNK, tj, bez mutacija. Međutim, ideja da se epigenetičke promjene u ekspresiji gena mogu prenositi na potomstvo, kao i sama ideja da vanjski faktori mogu utjecati na ponašanje gena zamagljuje granicu između genetičkih faktora i faktora okoline. Posebno bitnu ulogu u epigenetičkoj regulaciji i deregulaciji imaju prehrana i prenatalni stres, koje čine okosnicu fetalnog programiranja.