ΕΠΙΓΕΝΕΤΙΚΗ , ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΓΙΑ ΕΦΗΒΟΥΣ

Η Επιγενετικη ειναι μια νεα ραγδαίως αναπτυσσομενη επιστημη, που εξεταζει φαινομενα και ασθενειες που προκυπτουν χωρις την παρουσια αλλαγων, βλαβων, μεταλλαξεων κ.λ. στο γονιδίωμα, το οποιο παραμενει άσπιλο, άμωμο, αναλλοίωτο και άνευ ψόγου. Τα φαινομενα ή ασθενειες συμβαινουν ως αποτελεσμα παρενθετικων διαδικασιων, που παρεισφρύουν αναμεσα στα γονιδια και την έκφρασή τους, και συμπεριλαμβανουν καταστασεις τοσον σοβαρης δυσλειτουργιας, οπως ειναι συμπτωματα σχιζοφρενειας, οι ασθενειες Huntington και Parkinson, ακομη και οι εθισμοί σε ουσιες. Ορμώμενοι απο ερευνα σε νευροεκφυλιστικες ασθενειες και διερωτώμενοι εαν μεταλλαξη γονιδιων ειναι υπευθυνη για αυτες, Αμερικανοαυστραλοι επιστημονες κατεληξαν στην διερευνηση επιγενετικων λειτουργιων και διαδικασιων. Ενα παραδειγμα επιγενετικης δυσλειτουργιας εμφανιζεται στο παραδειγμα της ιστόνης. Ειναι η πρωτεινη που 'επενδυει' τα χρωμοσώματα, και σχηματιζει μαζι με αυτα ενα συμπλεγμα, την αποκαλουμενη χρωματίνη. Η ιστόνη με μεγαλη επιδεξιοτητα 'πακεταρει' σε μικρο χωρο τις πολυ μακρες αλυσσίδες του DNA. Αναδεικνύει καθε φορα διαφορετικα γονιδια στην εξωτερικη επιφανεια του συμπλέγματος, ωστε αυτα να συμμετάσχουν στις απαραιτητες διεργασιες της ζωης. Το DNA χαλαρωνει ή συστελλεται, περιστελλεται και περιστρεφεται καθοδηγούμενο απο την ιστόνη. Η δράση της αυτη προκυπτει απο την χημική ακετυλίωση της ιστόνης. Η ελλιπης ακετυλίωση της ιστόνης στις περιπτωσεις σχιζοφρενειας και νευροεκφυλιστικων ασθενειων προεκυψε κατοπιν ερευνης εγκεφαλων ασθενων μεταθανατίως. Οι εγκεφαλοι ειχαν δωρηθει με πληρη σεβασμο στην τελευταια βουληση των ασθενων. Οι ερευνητες ανεκαλυψαν προς τουτο και μια νεα τεχνικη, ωστε οι δεσμοι ιστονης-DNA να διατηρουν την πλαστικότητά τους και μετα θανατον. Το συμπερασμα, ελλιπους ακετυλιώσεως της ιστόνης ως αιτίας κακης εκφρασεως των εμπλεκομενων στην σχιζοφρενεια γονιδιων, προεκυψε ακομη σαφεστερα και ευκρινεστερα στις περιπτωσεις νεοτερων σε ηλικια ασθενων. Μερικες σελιδες του τομου της εγκυκλοπαιδειας DNA παραμενουν ετσι κλειστες. Πιστευεται οτι θεραπεια με αναστολείς αποακετυλασών (deacetylase inhibitors) θα λυσει ενα απο τα προβληματα των σχιζοφρενων συμπολιτων μας, και οχι μονον. Ακομη περισσοτερο, καθοσον πολλα απο τα συμπαρομαρτούντα της γεροντικης ανίας ή και της νοητικης δυσλειτουργιας εχουν αιτιολογία ομοια με της σχιζοφρενειας. Οι γεροντες και οι γιαγιες προσβλεπουν ηδη περιχαρείς σε ενα μελλον ανανήψεως εφηβικης.

[Πρέπει να είστε εγγεγραμμένοι και συνδεδεμένοι για να δείτε αυτόν το σύνδεσμο.]

δεντρο

ΕΝΤΟΛΟΔΟΧΟΣ Η ΧΡΩΜΑΤΙΝΗ

Επιστήμονες του Ιδρύματος Ιατροβιολογικών Ερευνών Friedrich Miescher (FMI) στην Βασιλεία της Ελβετίας, σε συνεργασία με τους συναδέλφους τους από το Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Βιοσυστημάτων του Πολυτεχνείου ETH της Zυρίχης, περιγράφουν τον τρόπο κατα τον οποίο μια κινάση, το ένζυμο σηματοδοτήσεως JNK, τροποποιεί άμεσα ιστόνες, ώστε να επιτευχθεί αλλαγή της μεταγραφής γονιδίων. Καθως το μόριο JNK ενεργοποιεί μια σηματοδοτική διαδρομή που έχει υποστεί βλάβη σε κάθε τρίτη μορφή καρκίνου, τα παρόντα ερευνητικά αποτελέσματα που δημοσιεύονται στο Nature Genetics ελπίζεται οτι θα ανοίξουν ένα νέο πεδίο ερεύνης για καθε γονιδιακή έκφραση που ρυθμίζεται μεσω κινασών και για τις δυνατότητες θεραπευτικής παρεμβάσεως.
Ακολουθίες σηματοδοτικών διαδρομών έχουν αναλάβει το σημαντικό έργο της γνωστοποιήσεως αλλαγών που συμβαίνουν στο περιβάλλον του κυττάρου και της πυροδοτήσεως των καταλλήλων αποκρίσεων. Τα κύτταρα αντιλαμβάνονται αλλαγές του περιβάλλοντος μέσω υποδοχέων στην επιφάνειά τους, που ενεργοποιούν σαφώς προκαθωρισμένες διαδρομές σηματοδοτήσεως. Στο εσωτερικό του κυττάρου αυτές οι ακολουθίες σηματοδοτικών διαδρομών ειναι δυνατόν να αποκλίνουν και να ενεργοποιούν ένα πλέγμα πρωτεϊνών, συνήθως μέσω φωσφορυλιώσεως ή αποφωσφορυλιώσεως. Ωστόσο πάντοτε στο τέλος αυτών των ακολουθιών διαδρομών σηματοδοτήσεως ευρίσκεται ένας παράγων μεταγραφής, που προσαρμόζει την μεταγραφή των γονιδίων στις μεταβληθείσες συνθήκες. Κρίσιμη για την λειτουργία των μεταγραφικών παραγόντων είναι η προσβασιμότητα του DNA, η οποία ελέγχεται από επιγενετικές διαδικασίες. Μέχρι προσφάτως, τα δύο αυτά πεδία παρέμεναν σαφώς διαχωρισμένα: δεν υπήρχε καμμία ένδειξη ότι οι ακολουθίες διαδρομών σηματοδοτήσεως ασκούν έλεγχο και στην προσβασιμότητα του DNA. Μια πρόσφατη δημοσίευση από το εργαστήριο του Dirk Schübeler, διευθυντού της ερευνητικής ομάδας στο Ιδρυμα Ιατροβιολογικών Ερευνών Friedrich Miescher, που ειναι και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας, αποδεικνύει οτι δεν υπάρχει σαφής διαχωρισμός. Επρόκειτο περι λάθους. Σε μια δημοσίευση στο τρέχον τεύχος του Nature Genetics ο Dirk Schübeler και οι συνεργάτες του απο το Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Βιοσυστημάτων (D-BSSE) του Πολυτεχνείου ETH, κατέδειξαν ότι ένα από τα πιο πληθωρικά ένζυμα σηματοδοτήσεως, που ονομάζεται JNK, παρεμβαίνει άμεσα στο έργο των ιστονών, που ειναι οι πρωτεΐνες υπεύθυνες για την περιστολή, συστροφή και χαλάρωση του DNA. Σε μια ευρεία ανάλυση ολοκληρου του γονιδιώματος, κατέδειξαν ότι το JNK προσδένεται απ' ευθείας σε ένα μεγάλο αριθμό υποδοχέων-υποστηρικτών μεταγραφης γονιδίων, ανεξάρτητων του μεταγραφικού παράγοντα AP-1, ο οποίος είναι ο συνήθως ενεργοποιούμενος από το JNK. Ο αριθμός των υποδοχέων, υποστηρικτών μεταγραφής, στους οποιους προσδένεται το JNK αυξάνεται ακόμη περισσότερο κατα την διαίρεση των κυττάρων, στην προκειμένη περίπτωση κατα την διάρκεια της διαιρέσεως βλαστοκυττάρων, απο την οποία προκύπτουν νευρώνες. Επιπλέον, κατέδειξαν ότι το JNK φωσφορυλιώνει απ' ευθείας την Σερίνη-10 στην ουρά της ιστόνης Η3. Η Σερίνη-10 ειναι ένας δείκτης που συνδέεται και με την διαστολική χαλάρωση της χρωματίνης, και με την ενεργοποίηση της μεταγραφής γονιδίων σε μη διαιρούμενα κύτταρα. Η εξουδετέρωση του JNK ως σηματοδότη είχε ως συνέπεια να μειωθεί η φωσφορυλίωση των ιστονών και η έκφραση των γονιδίων-στόχων του JNK.
"Σηματοδοτικά μόρια ενζύμου που παρεμβαίνουν άμεσα και δρουν επι της χρωματίνης είναι μια πολύ νεόκοπη έννοια", μας είπε ο Vijay Tiwari, απο το Varanasi, ο κυρίως συγγραφέας της δημοσιεύσεως και μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο του Dirk Schübeler. "Αντιπροσωπεύει ένα νέο τρόπο για το πώς ενδοκυτταρικά σηματοδοτικά μόρια μπορούν να επηρεάσουν την έκφραση γονιδίων και ως εκ τούτου την μοίρα των κυττάρων". Τα ευρήματα των επιστημόνων του FMI είναι επίσης ενδιαφέροντα και για πιο αμεση εφαρμογή. Η ακολουθία σηματοδοτικών διαδρομών στην οποία δρα το JNK - η διαδρομή της κινάσης MAP - είναι ένας από τους σημαντικότερους ρυθμιστές της ζωης των κυττάρων, δηλ. του πολλαπλασιασμού, της διαιρέσεως ακόμη και του θανάτου. Συχνά διαταράσσεται ή εχει ελάττωμα σε περίπτωση ασθενειών. Σχεδόν το ένα τρίτο όλων των καρκίνων παρουσιάζουν ελαττώματα σε αυτήν την ακολουθία διαδρομών. "Τα ευρήματά μας θα ανοίξουν το πεδίο και θα επεκτείνουν τον αριθμό των στόχων θεραπευτικής παρεμβάσεως σε αυτές τις ασθένειες", σχολιάζει ο Tiwari, ο οποίος θα συνεχίσει αυτό το κεφάλαιο της έρευνας στο δικό του εργαστήριο, που θα δημιουργήσει στο Ιδρυμα Μοριακής Βιολογίας (IMB) στο Mainz, στην Γερμανία.

[Πρέπει να είστε εγγεγραμμένοι και συνδεδεμένοι για να δείτε αυτόν το σύνδεσμο.]
[Πρέπει να είστε εγγεγραμμένοι και συνδεδεμένοι για να δείτε αυτή την εικόνα.]
Το ενζυμο JNK 1, με αλλα λογια ΜΑΡΚ 8
[Πρέπει να είστε εγγεγραμμένοι και συνδεδεμένοι για να δείτε αυτή την εικόνα.]
Ο Dirk Schübeler

δεντρο

Επιστήμονες του Ιδρύματος Ιατροβιολογικών Ερευνών Friedrich Miescher (FMI) στην Βασιλεία της Ελβετίας δημοσιεύουν συναρπαστικά νέα αποτελέσματα, σχετικά με την ρύθμιση της μοίρας των κυττάρων, στο επιστημονικό περιοδικό Nature. Ενετόπισαν νεου τύπου παραδείγματα επιγενετικών διεργασιών, που εξελίσσονται δυναμικώς προκαλούμενα από μεταγραφικούς παράγοντες, αναλόγως με το είδος των κυττάρων και το στάδιο ανάπτυξεώς τους. Ο εντοπισμός αυτών των επιγενετικών "δακτυλικών αποτυπωμάτων" επιτρέπει την συναγωγή συμπερασμάτων σχετικώς με την προϊστορία και την μοίρα των κυττάρων και πιστεύεται επίσης να βοηθήσει στην κατανόηση των διαδικασιών που οδηγούν σε ασθένειες όπως ο καρκίνος. Σε μια προσπάθεια να ευρεθούν ενδείξεις, ως προς το πώς ο μεγάλος αριθμός των γονιδίων μας ρυθμίζεται, οι ερευνητές του FMI και των Ινστιτούτων Ιατροβιολογικών Ερευνών της Novartis έχουν ανακαλύψει για πρωτη φορα ότι οι πρωτεϊνες που προσδένονται στο DNA αφήνουν συγκεκριμένα μοριακά "δακτυλικά αποτυπώματα". Όπως αναφέρουν σήμερα στο περιοδικό Nature, χρησιμοποιώντας μια ιδιαίτερα ευαίσθητη μέθοδο, ανεκάλυψαν ότι οι παράγοντες μεταγραφής γονιδίων διαχειρίζονται επιγενετικούς δείκτες σημάνσεως επανω στο DNA με σαφώς στοχευμένο τρόπο. Αυτα τα μοριακά "δακτυλικά αποτυπώματα" βοηθούν στην κατανόηση των ρυθμίσεων, στις οποίες υπόκεινται τα γονίδια. Για να επιτευχθεί αυτό, οι επιγενετιστές στο εργαστήριο του Dirk Schübeler, υπευθυνου ομαδας ερευνων του FMI και καθηγητού στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας, και ερευνητες Βιοπληροφορικής στην Μονάδα Υπολογιστικής Βιολογίας του FMI με επικεφαλής τον Michael Stadler, συνέκριναν την διαδικασία μεθυλιώσεως των βλαστοκυττάρων με αυτήν της μεθυλιώσεως των προγόνων των νευρώνων. Με αυτόν τον τρόπο, ενετόπισαν περιοχές στο DNA που φέρουν ιδιαιτέρως μικρό αριθμό ριζών μεθυλίου. Οι περιοχές αυτές, οι αποκαλούμενες LMR (ελαχιστα μεθυλιωμένες περιοχές), διαφέρουν από τον ένα τύπο κυττάρου στον άλλο. Ευρίσκονται στις περιοχές των γονιδίων που ελέγχουν και ρυθμίζουν την μεταγραφή τους και, συνεπώς, την μοίρα των κυττάρων. Περαιτέρω ανάλυση έδειξε ότι, παράγοντες μεταγραφής ειναι εκείνοι οι οποίοι συμβάλλουν στην "χαρτογράφηση" των περιοχών LMR με στοχευμένο τρόπο. Χωρίς την δράση των μεταγραφικών παραγόντων, το DNA παραμένει πλήρως μεθυλιωμένο και "συσκευασμένο" συμπαγώς. Επιπλέον, οι περιοχές LMR αυξομειούνται συνεχώς, αναλόγως με το αναπτυξιακό στάδιο του κυττάρου, ακολουθούσες μια δυναμική ανέλιξη.
"Τα αποτελέσματα αυτά αποτελούν μια μετατόπιση εννοιακού προτύπου (paradigm shift)", σχολιάζει ο Schübeler. "Η παρατηρηθείσα άμεση σύνδεση μεταξύ των μεταγραφικών παραγόντων και της μεθυλιώσεως του DNA δίνει μεγαλύτερη έμφαση και πάλιν στους μεταγραφικούς παράγοντες, ως ρυθμιστές της μοίρας των κυττάρων." Αλλά τα αποτελέσματα έχουν επίσης σημαντικές πρακτικές εφαρμογές. "Υπάρχει μια παγκόσμια ερευνητική προσπάθεια να αποκωδικοποιηθεί το επιγονιδίωμα των διαφόρων τύπων καρκίνου. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν τώρα ότι, τα δεδομένα που συλλέγονται από τις προσπάθειες αυτές επιτρέπουν επίσης την ανάκτηση των διαδικασιών που προηγήθησαν και ωδήγησαν στον καρκίνο", λέγει ο Schübeler. "Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε, με σχετική απλότητα και αξιοπιστία, να προσδιορίσουμε τις κυτταρικές διεργασίες και τις συνθέσεις πρωτεϊνών που έχουν εξελιχθεί ελαττωματικά."
[Πρέπει να είστε εγγεγραμμένοι και συνδεδεμένοι για να δείτε αυτή την εικόνα.]
Ο Michael Stadler
[Πρέπει να είστε εγγεγραμμένοι και συνδεδεμένοι για να δείτε αυτή την εικόνα.]
Περιοχές LMR βλαστοκυττάρων (ανω), και προγόνων νευρώνων (κατω). Η διαφορά των επιγενετικών δράσεων στους διαφορετικούς τύπους κυττάρων ειναι εμφανής.

δεντρο