Кіріспе

Эпигеном – организмнің ДНК-сы мен гистон ақуыздарына жасалған химиялық өзгерістердің тізімінен тұрады; бұл өзгерістер трансгенерациялық эпигенетикалық мұрагерлік арқылы организмнің ұрпақтарына берілуі мүмкін. Эпигеномдағы өзгерістер хроматин құрылымының және геном функциясының өзгеруіне алып келуі мүмкін. Эпигеном гендік экспрессияны, дамуды, тіндердің дифференциациялануын және жылдам жылжушы элементтерді басуды реттеуге қатысады. Негізгі геном, бір организмде көбінесе өзгермейтін болса, эпигеном қоршаған орта жағдайларының әсерінен динамикалық түрде өзгеруге бейім.

Қатерлі ісік

Эпигенетика қазіргі уақытта қатерлі ісіктерді зерттеудегі маңызды тақырып болып табылады. Адамның ісіктері ДНК метилирлеу және гистон модификациясы үлгілерінің айтарлық бұзылуына ұшырайды. Қатерлі клетканың бұрмаланған эпигенетикалық ландшафты жаһандық геномдық гипометилденумен, ісікке қарсы гендердің CpG аралдық промоторларының гиперметилденуімен, маңызды гендер үшін өзгертілген гистон кодымен және моноацетилденген және триметилденген H4 гистонының жаһандық жоғалуымен сипатталады.

Қартаю

ДНҚ зақымдануы транскрипция мен ДНҚ репликациясын нашарлату арқылы қартаю процесін тудырады деген пікір 1980 жылдары алғаш ұсынылғалы бері кең қолдау тауып келді. Соңғы онжылдықтарда ДНҚ зақымдануы мен оның жөнделуінің эпигеномда кең ауқымды өзгерістерге әкеліп, қартаюға да қосымша әсер ететінін көрсететін деректер жинақталды (мысалы). Мұндай эпигеномдық өзгерістерге ДНК метилирлеу және гистон модификациясы үлгілеріндегі жасқа байланысты болатын өзгерістер жатады. Секвенделеу технологиясының дамуы геномдық эпигеномдық жағдайларды бірнеше молекулалық әдістер арқылы зерттеуге мүмкіндік береді. Эпигеномды зерттеу үшін микро және наноөлшемді құрылғылар құрастырылды немесе ұсынылып жатыр. 2010 жылы анықтамалық эпигеномдарды зерттеу бойынша халықаралық бастама Халықаралық Адам Эпигеном Консорциумы (IHEC) құрылымында басталды. IHEC мүшелері әртүрлі типтегі қалыпты және аурулармен байланысты адам жасушаларынан кем дегенде 1000 эталондық (базалық) адам эпигеномдарын жасауды көздейді.

Эпигеномияға жол картасы жобасы

NIH Roadmap Epigenomics жобасының бір мақсаты – әртүрлі жасуша желілері, бастапқы жасушалар және бастапқы тіндердегі сау адамдардан адамның эталондық эпигеномдарын жасау. Жобаның нәтижесінде алынған деректер, Адам эпигеном атласынан қарап шығуға және жүктеуге болады, олар эпигеномның әртүрлі аспектілерін және эпигеномдық жағдайлардың салдарларын (мысалы, гендік экспрессия) бағалайтын бес түрге бөлінеді:

Гистондық модификациялар – Хроматин иммунопреципитациялық секвенирлеу (ChIP Seq) модификацияларға қарсы антиденелерді пайдалана отырып, геномдық деңгейдегі гистондық модификациялардың үлгілерін анықтайды. ДНҚ метилирлеуі – Бүкіл геномдық бисульфит секвенирлеуі, қысқартылған бисульфит секвенирлеуі (RRBS), метилирленген ДНҚ иммунопреципитациялық секвенирлеуі (MeDIP Seq) және метилирлеуге сезімтал шектеу ферменті секвенирлеуі (MRE Seq) геномның бөліктерінде ДНҚ метилирлеуін әртүрлі деңгейде, тіпті базалық жұп деңгейіне дейін анықтайды. Хроматиннің қолжетімділігі – DNase I гиперсезімтал аймақтарын секвенирлеу (DNase Seq) геномдағы ашық немесе қолжетімді аймақтарды табу үшін DNase I ферментін пайдаланады. Гендік экспрессия – РНК секвенирлеуі және экспрессиялық массивтер гендік экспрессия деңгейлерін немесе белокты кодтайтын гендерді анықтайды. Кішкентай РНК экспрессиясы – smRNA секвенирлеуі негізінен miRNA экспрессиясын анықтайтын шағын кодтамайтын РНК экспрессиясын анықтайды. Сау адамдарға арналған эталондық эпигеномдар Roadmap Epigenomics жобасының екінші мақсатын іске асыруға мүмкіндік береді, ол Альцгеймер ауруы сияқты ауруларда болатын эпигеномдық айырмашылықтарды зерттеу болып табылады.