hücresel hafıza görevi görür . Bir hücrenin epigenetik profili — genlere açık veya kapalı olmalarını söyleyen bir dizi etiket — hücrenin ömrü boyunca aldığı sinyallerin toplamıdır.
Değişen Epigenom Gen İfadesini Bilgilendirir
Döllenmiş bir yumurta bir bebeğe dönüşürken, günler, haftalar ve aylar boyunca alınan düzinelerce sinyal gen ifadesi kalıplarında kademeli değişikliklere neden olur. Epigenetik etiketler hücrenin DNA’daki deneyimlerini kaydederek gen ifadesinin dengelenmesine yardımcı olur. Her sinyal bir hücreyi nihai kaderine doğru iterken bazı genleri kapatır ve diğerlerini etkinleştirir. Farklı deneyimler her hücre tipinin epigenetik profillerinin zamanla giderek farklılaşmasına neden olur. Sonunda, her biri farklı bir kimliğe ve özel bir işleve sahip yüzlerce hücre tipi oluşur.
Farklılaşmış hücrelerde bile sinyaller, gen ifadesindeki değişiklikler yoluyla hücre işlevlerini ince ayarlar. Esnek bir epigenom, çevremizdeki dünyadaki değişikliklere uyum sağlamamızı ve deneyimlerimizden ders çıkarmamızı sağlar.
Gelişimin erken evrelerinde genler, harekete geçmeye hazır, başlangıç çizgisindeki koşucular gibi “hazır” durumdadır.
Farklılaşmış bir hücrede genlerin yalnızca %10 ila %20’si aktiftir. Farklı aktif gen setleri bir cilt hücresini bir beyin hücresinden farklı kılar.
Diyet ve stres gibi çevresel sinyaller gen ifadesinde değişikliklere neden olabilir. Epigenetik esneklik de yeni anılar oluşturmak için önemlidir.
Hücreler Sinyalleri Dinler
Epigenom, sinyallere yanıt olarak değişir. Sinyaller hücrenin içinden, komşu hücrelerden veya dış dünyadan (çevre) gelir.
Gelişimin erken dönemlerinde , çoğu sinyal hücrelerin içinden veya komşu hücrelerden gelir. Bu aşamada annenin beslenmesi de önemlidir. Vücuduna getirdiği yiyecekler, büyüyen fetüsün ve gelişen epigenomunun şekillenmesi için yapı taşlarını oluşturur. Stres hormonları gibi diğer sinyal türleri de anneden fetüse geçebilir.
Doğumdan sonra ve yaşam devam ederken , daha geniş çeşitlilikte çevresel faktörler epigenomu şekillendirmede rol oynamaya başlar. Sosyal etkileşimler, fiziksel aktivite, diyet ve diğer girdiler, vücutta hücreden hücreye seyahat eden sinyaller üretir. Erken gelişimde olduğu gibi, vücudun içinden gelen sinyaller fiziksel büyüme ve öğrenme dahil olmak üzere birçok süreç için önemli olmaya devam eder. Hormonal sinyaller ergenlikte büyük değişiklikleri tetikler.
Yaşlılıkta bile hücreler sinyalleri dinlemeye devam eder. Çevresel sinyaller epigenomda değişikliklere neden olur ve hücrelerin dış dünyaya dinamik olarak yanıt vermesini sağlar. İçsel sinyaller, kan hücrelerini ve cildi yenilemek ve hasarlı dokuları ve organları onarmak gibi vücut bakımı için gerekli olan aktiviteleri yönlendirir. Bu süreçler sırasında, tıpkı embriyonik gelişim sırasında olduğu gibi, hücrenin deneyimleri epigenom’a aktarılır ve burada belirli gen kümelerini kapatır ve etkinleştirir.
Sinyal Çeşitleri Çoktur
Proteinler DNA’ya Sinyal Taşır
Bir sinyal bir hücreye ulaştığında, proteinler içeride bilgi taşır. Bir bayrak yarışındaki koşucular gibi, proteinler birbirlerine bilgi aktarır. İlgili proteinlerin özellikleri ve çalışma biçimleri, sinyale ve hücre tipine bağlı olarak farklılık gösterir. Ancak temel fikir evrenseldir.
Bilgi, nihayetinde DNA’daki belirli bir harf dizisine bağlanan bir gen düzenleyici proteine aktarılır.
Gen Düzenleyici Proteinlerin İki Fonksiyonu Vardır
1. ÖZEL GENLERİ AÇIN VEYA KAPATIN
Bir gen düzenleyici protein, bir veya daha fazla gen üzerindeki belirli bir DNA dizisine bağlanır. Oraya vardığında, genleri aktive eden veya kapatan bir anahtar gibi davranır.
2. EPİGENETİK ETİKETLERİ EKLEYEN VE KALDIRAN ENZİMLERİ KULLANIN
Gen düzenleyici proteinler ayrıca epigenetik etiketleri ekleyen veya kaldıran enzimleri de işe alır. Enzimler, DNA’ya, histonlara veya her ikisine epigenetik etiketler ekler.
Epigenetik etiketler hücreye genlerinin ne yapması gerektiğini uzun vadede “hatırlama” olanağı sağlar.
Deneyimler Kız Hücrelere Aktarılır
Hücreler büyüdükçe ve bölündükçe, hücresel makine epigenetik etiketleri DNA ile birlikte sadakatle kopyalar. Bu özellikle embriyonik gelişim sırasında önemlidir, çünkü geçmiş deneyimler gelecekteki seçimleri bilgilendirir. Bir hücre, merceğin veya korneanın bir parçası olup olmayacağına karar vermeden önce, öncelikle bir göz hücresi olduğunu “bilmelidir”. Epigenom, hücrelerin sinyaller kaybolduktan uzun süre sonra bile geçmiş deneyimlerini hatırlamalarını sağlar.
Orijinal DNA ipliklerini şablon olarak kullanan metil kopyalama enzimleri, yeni çoğaltılmış DNA kopyalarına metil etiketleri ekler. Her bir yavru hücreye bir orijinal DNA ipliği ve bir kopyası aktarılacaktır.