Epigenetics ໃນການຄວບຄຸມພັນທຸກໍາ
ອີພີເຈເນຕິກ (Epigenetics) ແມ່ນສາຂາໜຶ່ງຂອງຊີວະວິທະຍາທີ່ສຶກສາການປ່ຽນແປງໃນໜ້າທີ່ຂອງພັນທຸກຳທີ່ບໍ່ໄດ້ເກີດຈາກການປ່ຽນແປງຂອງລຳດັບ DNA. ເວົ້າອີກຢ່າງໜຶ່ງ, ອີພີເຈເນຕິກອະທິບາຍວ່າພັນທຸກຳສາມາດເປີດ ຫຼື ປິດໄດ້ແນວໃດໂດຍບໍ່ຕ້ອງປ່ຽນແປງລະຫັດພັນທຸກຳເອງ. ແນວຄວາມຄິດນີ້ມີຄວາມສຳຄັນເພາະມັນຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈວ່າເປັນຫຍັງຈຸລັງໃນຮ່າງກາຍທີ່ມີ DNA ດຽວກັນສາມາດມີໜ້າທີ່ທີ່ແຕກຕ່າງກັນໄດ້, ເຊັ່ນ: ຈຸລັງປະສາດ, ຈຸລັງກ້າມຊີ້ນ, ແລະ ຈຸລັງເມັດເລືອດ. ອີພີເຈເນຕິກມີບົດບາດສຳຄັນໃນການຄວບຄຸມພັນທຸກຳ, ຂະບວນການຄວບຄຸມເວລາ, ບ່ອນໃດ, ແລະ ຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງການສະແດງອອກຂອງພັນທຸກຳ.
ພື້ນຖານຂອງການຄວບຄຸມພັນທຸກໍາ
ການຄວບຄຸມພັນທຸກໍາແມ່ນກົນໄກທີ່ຈຸລັງໃຊ້ເພື່ອປັບການຜະລິດໂປຣຕີນຕາມຄວາມຕ້ອງການ. ພັນທຸກໍາ "ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ" ຈະຖືກຖ່າຍທອດເຂົ້າໄປໃນ RNA ແລະ ຫຼັງຈາກນັ້ນແປເປັນໂປຣຕີນ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ພັນທຸກໍາ "ທີ່ບໍ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ" ບໍ່ໄດ້ຜະລິດຜະລິດຕະພັນທີ່ເປັນປະໂຫຍດ. ການຄວບຄຸມນີ້ແມ່ນສໍາຄັນສໍາລັບການພັດທະນາຂອງຕົວອ່ອນ, ການຈໍາແນກຈຸລັງ, ການຕອບສະໜອງຕໍ່ຄວາມກົດດັນ, ການປັບຕົວຂອງສິ່ງແວດລ້ອມ, ແລະການຮັກສາໜ້າທີ່ຂອງຮ່າງກາຍ. ການລົບກວນການຄວບຄຸມພັນທຸກໍາສາມາດນໍາໄປສູ່ພະຍາດຕ່າງໆ, ລວມທັງມະເຮັງ, ຄວາມຜິດປົກກະຕິທາງເມຕາບໍລິເວณ, ແລະ ຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງການພັດທະນາ.
ໃນສະພາບການນີ້, ອີພີເຈເນຕິກເຮັດໜ້າທີ່ຄືກັບລະບົບການຄວບຄຸມເພີ່ມເຕີມຢູ່ເທິງສຸດຂອງຈີໂນມ. ຖ້າຈີໂນມຄືກັບປຶ້ມສູດອາຫານ, ອີພີເຈເນຕິກແມ່ນຕົວໝາຍ ຫຼື ບັນທຶກທີ່ກຳນົດວ່າສູດອາຫານໃດຄວນອ່ານ ແລະ ຄວາມຖີ່ເທົ່າໃດ.
ກົນໄກຫຼັກຂອງ Epigenetics
ກົນໄກ epigenetic ຫຼັກໆຫຼາຍຢ່າງມີອິດທິພົນຕໍ່ການຄວບຄຸມ gene. ສາມຢ່າງທີ່ໄດ້ຮັບການສຶກສາຫຼາຍທີ່ສຸດແມ່ນການ methylation ຂອງ DNA, ການດັດແປງ histone, ແລະການຄວບຄຸມໂດຍ RNA ທີ່ບໍ່ມີລະຫັດ. ທັງສາມຢ່າງເຮັດວຽກໃນລັກສະນະທີ່ປະສານງານກັນເພື່ອຄວບຄຸມການເຂົ້າເຖິງ DNA ແລະລະດັບການສະແດງອອກຂອງ gene.
1. ການເມທິເລຊັນ DNA
ການເມທິເລຊັນຂອງ DNA ເກີດຂຶ້ນເມື່ອກຸ່ມເມທິລ (—CH₃) ຖືກເພີ່ມເຂົ້າໃນຖານ cytosine, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນຢູ່ໃນພາກພື້ນຂອງ DNA ທີ່ອຸດົມດ້ວຍຄູ່ຖານ CpG (cytosine-phosphate-guanine). ການເພີ່ມກຸ່ມເມທິລນີ້ມັກຈະກ່ຽວຂ້ອງກັບການສະກັດກັ້ນການສະແດງອອກຂອງ gene. ສະຖານທີ່ທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດຂອງການເມທິເລຊັນໂດຍປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນຕົວສົ່ງເສີມ gene, ພາກພື້ນຂອງ DNA ທີ່ຄວບຄຸມການເລີ່ມຕົ້ນຂອງການຖອດລະຫັດ.
ຖ້າໂປຣໂມເຕີມີ methylated ຫຼາຍ, ປັດໄຈການຖອດລະຫັດມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຜູກມັດ, ແລະ RNA polymerase ບໍ່ສາມາດເຮັດວຽກໄດ້ດີທີ່ສຸດ. ດັ່ງນັ້ນ, gene ມັກຈະ "ງຽບ". ການ methylation DNA ມີບົດບາດສຳຄັນໃນຂະບວນການປົກກະຕິເຊັ່ນ: ການຢຸດການເຮັດວຽກຂອງໂຄໂມໂຊມ X ໃນເພດຍິງ ແລະ ການພິມ genomic, ບ່ອນທີ່ ການສະແດງອອກຂອງ gene ໄດ້ຮັບອິດທິພົນຈາກບັນພະບຸລຸດຂອງພໍ່ແມ່.
2. ການດັດແປງຮິສໂຕນ
ດີເອັນເອໃນນິວເຄຼຍຂອງເຊວ ບໍ່ໄດ້ເນົ່າເປື່ອຍງ່າຍໆ; ແທນທີ່ຈະ, ມັນຖືກຫຸ້ມຫໍ່ຮ່ວມກັບໂປຣຕີນຮິສໂຕນເພື່ອສ້າງໂຄຣມາຕິນ. ໂຄງສ້າງນີ້ສາມາດແໜ້ນໜາກວ່າ ຫຼື ວ່າງກວ່າ. ເມື່ອໂຄຣມາຕິນແໜ້ນໜາ (ເຮເຕໂຣໂຄຣມາຕິນ), ພັນທຸກຳສາມາດເຂົ້າເຖິງໄດ້ໜ້ອຍລົງ ແລະ ມີໂອກາດສະແດງອອກໜ້ອຍລົງ. ເມື່ອໂຄຣມາຕິນວ່າງ (ຢູໂຄຣມາຕິນ), ພັນທຸກຳສາມາດເຂົ້າເຖິງໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນ ແລະ ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະມີການເຄື່ອນໄຫວຫຼາຍຂຶ້ນ.
ຮິສໂຕນສາມາດຜ່ານການດັດແປງທາງເຄມີຕ່າງໆໄດ້, ເຊັ່ນ: ການອາເຊຕິເລຊັນ, ເມທິເລຊັນ, ການຟອສຟໍຣິເລຊັນ, ແລະ ການຢູບິຄວິຕິເນຊັນ. ການອາເຊຕິເລຊັນຮິສໂຕນ, ໂດຍສະເພາະຢູ່ທີ່ສານເຫຼືອໄລຊີນ, ມັກຈະກ່ຽວຂ້ອງກັບການກະຕຸ້ນຂອງເຊື້ອພັນທຸກໍາ ເພາະມັນເຮັດໃຫ້ໂຄຣມາຕິນເປີດກວ້າງຂຶ້ນ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ການເມທິເລຊັນຮິສໂຕນສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການກະຕຸ້ນ ຫຼື ການສະກັດກັ້ນໄດ້ຂຶ້ນກັບສະຖານທີ່ ແລະ ຈໍານວນກຸ່ມເມທິລທີ່ເພີ່ມເຂົ້າ. ການລວມກັນຂອງການດັດແປງເຫຼົ່ານີ້ປະກອບເປັນ "ລະຫັດຮິສໂຕນ" ທີ່ຊ່ວຍກໍານົດສະຖານະການຂອງການສະແດງອອກຂອງເຊື້ອພັນທຸກໍາ.
3. RNA ທີ່ບໍ່ມີລະຫັດ
ບໍ່ແມ່ນ RNA ທັງໝົດຈະຖືກແປເປັນໂປຣຕີນ. RNA ທີ່ບໍ່ໄດ້ເຂົ້າລະຫັດຫຼາຍຊະນິດມີບົດບາດໃນການຄວບຄຸມ gene, ລວມທັງ microRNAs (miRNAs), RNAs ທີ່ບໍ່ໄດ້ເຂົ້າລະຫັດຍາວ (lncRNAs), ແລະ RNAs ແຊກແຊງຂະໜາດນ້ອຍ (siRNAs). ຕົວຢ່າງ, MicroRNAs ສາມາດຕິດກັບ mRNAs ເປົ້າໝາຍ ແລະ ເຮັດໃຫ້ເກີດການເສື່ອມສະພາບ ຫຼື ຍັບຍັ້ງການແປ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຫຼຸດຜ່ອນການຜະລິດໂປຣຕີນ.
RNA ທີ່ບໍ່ໄດ້ເຂົ້າລະຫັດຍັງສາມາດນຳພາສະລັບສັບຊ້ອນໂປຣຕີນ epigenetic ໄປຫາສະຖານທີ່ສະເພາະໃນຈີໂນມ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງມີອິດທິພົນຕໍ່ການເມທິເລຊັນ DNA ຫຼື ການດັດແປງຮິສໂຕນ. ດ້ວຍວິທີນີ້, RNA ທີ່ບໍ່ໄດ້ເຂົ້າລະຫັດເຮັດໜ້າທີ່ເປັນຕົວຄວບຄຸມທີ່ປັບແຕ່ງຢ່າງລະອຽດເຊິ່ງກຳນົດລະດັບສະເພາະຂອງການສະແດງອອກຂອງ gene.
Epigenetics ໃນການພັດທະນາ ແລະ ການຈຳແນກຈຸລັງ
ໜຶ່ງໃນ ບົດບາດທີ່ໂດດເດັ່ນທີ່ສຸດຂອງ epigenetics ແມ່ນ ການພັດທະນາຂອງສິ່ງມີຊີວິດ. ໃນຂະນະທີ່ zygote ພັດທະນາໄປເປັນຈຸລັງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແຕ່ລະຈຸລັງມີ DNA ດຽວກັນແຕ່ມີໂປຣແກຣມການສະແດງອອກຂອງ gene ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ໂປຣແກຣມນີ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ ແລະ ຮັກສາໄວ້ຜ່ານເຄື່ອງໝາຍ epigenetic.
ຕົວຢ່າງ, ສະເຕັມເຊລ ມີ ໂຄຣມາຕິນທີ່ຂ້ອນຂ້າງເປີດ, ຊ່ວຍໃຫ້ຫຼາຍຍີນສາມາດກະຕຸ້ນໄດ້. ເມື່ອພວກມັນແຕກຕ່າງກັນ, ເຄື່ອງໝາຍ epigenetic ເຮັດໃຫ້ທາງເລືອກຂອງຍີນທີ່ຖືກກະຕຸ້ນແຄບລົງ, ຊ່ວຍໃຫ້ຈຸລັງມີຄວາມຊ່ຽວຊານ, ເຊັ່ນ: ຈຸລັງຕັບທີ່ກະຕຸ້ນຍີນຂັບສານພິດ ຫຼື ຈຸລັງຕັບອ່ອນທີ່ກະຕຸ້ນຍີນຜະລິດອິນຊູລິນ.
ອິດທິພົນຂອງສິ່ງແວດລ້ອມຕໍ່ Epigenetics
ທິດສະດີພັນທຸກໍາຍັງຊ່ວຍເຊື່ອມຕໍ່ຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງພັນທຸກໍາ ແລະ ສິ່ງແວດລ້ອມ. ປັດໄຈຕ່າງໆເຊັ່ນ: ໂພຊະນາການ, ຄວາມຕຶງຄຽດ, ການສໍາຜັດກັບສານພິດ, ການສູບຢາ, ກິດຈະກໍາທາງດ້ານຮ່າງກາຍ, ແລະ ແມ່ນແຕ່ຮູບແບບການນອນສາມາດມີອິດທິພົນຕໍ່ເຄື່ອງໝາຍທາງພັນທຸກໍາ. ຕົວຢ່າງ, ການຂາດສານອາຫານບາງຊະນິດທີ່ເຮັດໜ້າທີ່ເປັນຜູ້ໃຫ້ເມທິລ (ເຊັ່ນ: ໂຟເລດ ແລະ ວິຕາມິນບີ 12) ສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຮູບແບບການເມທິລເລຊັນຂອງ DNA.
ການສຳຜັດກັບມົນລະພິດ ຫຼື ສານເຄມີຍັງສາມາດປ່ຽນ ແປງການດັດແປງຮິສໂຕນ ແລະ ການເມທິເລຊັນຂອງດີເອັນເອ, ເຊິ່ງໃນທີ່ສຸດກໍ່ສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມສ່ຽງຂອງພະຍາດ. ນີ້ແມ່ນເຫດຜົນໜຶ່ງທີ່ວິຖີຊີວິດສາມາດມີອິດທິພົນຕໍ່ ສຸຂະພາບ ໃນໄລຍະຍາວ , ແມ່ນແຕ່ໃນລະດັບໂມເລກຸນ.
ພັນທຸກໍາ ແລະ ພະຍາດ
ຄວາມບໍ່ສົມດຸນໃນການຄວບຄຸມ epigenetic ສາມາດປະກອບສ່ວນເຮັດໃຫ້ເກີດພະຍາດຕ່າງໆ. ໃນມະເຮັງ, ຮູບແບບການເມທິເລຊັນ DNA ມັກຈະມີການປ່ຽນແປງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ບາງ gene suppressor tumor ສາມາດຖືກປິດບັງໄດ້ຍ້ອນ promoter hypermethylation, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຈຸລັງຂາດກົນໄກການຄວບຄຸມການເຕີບໂຕ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ພາກພື້ນອື່ນໆຂອງ genome ສາມາດກາຍເປັນ hypomethylated, ເຊິ່ງນໍາໄປສູ່ຄວາມບໍ່ສະຖຽນລະພາບຂອງໂຄໂມໂຊມ.
ນອກເໜືອໄປຈາກມະເຮັງ, ການລົບກວນທາງ epigenetic ຍັງເຊື່ອມໂຍງກັບພະຍາດທີ່ເສື່ອມສະພາບຂອງລະບົບປະສາດເຊັ່ນ: ພະຍາດ Alzheimer ແລະ Parkinson, ຄວາມຜິດປົກກະຕິທາງດ້ານການເຜົາຜານອາຫານເຊັ່ນ: ພະຍາດເບົາຫວານປະເພດ 2, ແລະ ພະຍາດພູມຕ້ານທານຕົນເອງ. ແມ່ນແຕ່ຄວາມຜິດປົກກະຕິດ້ານການພັດທະນາບາງຢ່າງເຊັ່ນ: ໂຣກ Prader-Willi ແລະ Angelman ກໍ່ເຊື່ອມໂຍງກັບການຈຳແນກ genomic ທາງ epigenetic.
Epigenetics ເປັນເປົ້າໝາຍການປິ່ນປົວ
ເນື່ອງຈາກການປ່ຽນແປງທາງ epigenetic ສາມາດປີ້ນກັບຄືນໄດ້, ພວກມັນເປັນເປົ້າໝາຍທີ່ໜ້າສົນໃຈສຳລັບການພັດທະນາຢາ. ການປິ່ນປົວມະເຮັງຫຼາຍໆຊະນິດໄດ້ໃຊ້ຕົວຍັບຍັ້ງຂອງເອນໄຊທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ ກັບ DNA methylation ຫຼື histone deacetylation ແລ້ວ, ເຊັ່ນ: ຕົວຍັບຍັ້ງ DNMT ແລະ ຕົວຍັບຍັ້ງ HDAC. ຢາເຫຼົ່ານີ້ສາມາດກະຕຸ້ນການສະແດງອອກຂອງ gene ທີ່ຖືກງຽບ, ລວມທັງ gene suppressor tumor.
ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການປິ່ນປົວດ້ວຍ epigenetic ມີບັນຫາຍ້ອນວ່າການປ່ຽນແປງ epigenetic ສາມາດເກີດຂຶ້ນໄດ້ໃນຫຼາຍ gene ພ້ອມໆກັນ. ຕ້ອງມີຍຸດທະສາດທີ່ຊັດເຈນກວ່າເພື່ອບັນລຸຜົນກະທົບທີ່ເປົ້າໝາຍ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນຜົນຂ້າງຄຽງ. ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີເຊັ່ນ: ການແກ້ໄຂ epigenome ທີ່ອີງໃສ່ CRISPR ຍັງເລີ່ມເປີດໂອກາດໃນການປ່ຽນແປງເຄື່ອງໝາຍ epigenetic ຢູ່ສະຖານທີ່ gene ສະເພາະໂດຍບໍ່ຕ້ອງຕັດ DNA.
Epigenetics ໃນການສືບທອດ
ຄຳຖາມທີ່ໜ້າສົນໃຈອັນໜຶ່ງແມ່ນວ່າການປ່ຽນແປງທາງອີພີເຈເນຕິກສາມາດສືບທອດໄດ້ຫຼືບໍ່. ໃນບາງສິ່ງມີຊີວິດ, ເຄື່ອງໝາຍທາງອີພີເຈເນຕິກບາງຢ່າງສາມາດຄົງຢູ່ໄດ້ຫຼາຍລຸ້ນຄົນ. ໃນມະນຸດ, ເຄື່ອງໝາຍທາງອີພີເຈເນຕິກສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນ "ຕັ້ງຄ່າໃໝ່" ໃນລະຫວ່າງການສ້າງເຊວພັນທຸກໍາ ແລະ ການພັດທະນາຂອງຕົວອ່ອນໃນໄລຍະຕົ້ນໆ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມີຕົວຊີ້ບອກວ່າການປ່ຽນແປງສະເພາະບາງຢ່າງອາດຈະໄດ້ຮັບການສືບທອດຜ່ານກົນໄກທີ່ສັບສົນ, ເຖິງແມ່ນວ່ານີ້ຍັງຄົງເປັນຂົງເຂດການຄົ້ນຄວ້າທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ.
ສະຫຼຸບ
ອີພີເຈເນຕິກ (Epigenetics) ເປັນອົງປະກອບຫຼັກໃນການຄວບຄຸມພັນທຸກໍາ ເພາະມັນກໍານົດການເຂົ້າເຖິງ DNA ແລະລະດັບການສະແດງອອກຂອງພັນທຸກໍາໂດຍບໍ່ປ່ຽນແປງລໍາດັບພັນທຸກໍາ. ຜ່ານການເມທິເລຊັນ DNA, ການດັດແປງຮິສໂຕນ, ແລະ RNA ທີ່ບໍ່ມີລະຫັດ, ຈຸລັງສາມາດຄວບຄຸມການເຮັດວຽກຂອງພັນທຸກໍາໄດ້ຕາມຄວາມຕ້ອງການດ້ານການພັດທະນາ ແລະ ການຕອບສະໜອງຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມ. ການເຂົ້າໃຈອີພີເຈເນຕິກຊ່ວຍອະທິບາຍການຈໍາແນກຂອງຈຸລັງ, ອິດທິພົນຂອງວິຖີຊີວິດຕໍ່ສຸຂະພາບ, ແລະຕົ້ນກໍາເນີດຂອງພະຍາດຕ່າງໆ. ນອກຈາກນັ້ນ, ອີພີເຈເນຕິກຍັງສະເໜີໂອກາດທີ່ສໍາຄັນໃນການແພດ, ໂດຍສະເພາະຍ້ອນລັກສະນະທີ່ຂ້ອນຂ້າງສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້. ດ້ວຍການຄົ້ນຄວ້າຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ອີພີເຈເນຕິກມີທ່າແຮງທີ່ຈະກາຍເປັນພື້ນຖານທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການປິ່ນປົວທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາຫຼາຍຂຶ້ນ ແລະ ເປັນສ່ວນບຸກຄົນໃນອະນາຄົດ.
