Epigenetik ve Epigenomik
EPİGENET GENETİK DNA dizisindeki değişimlerle imlerle açıklanamayan, mitoz ve/veya mayoz bölünme ile kalıtılabilinen labilinen,, gen fonksiyonundaki değişiklikler. iklikler. DNA metillenmesi. Histon modifikasyonları. Geri çevrilebilir.
Gen İfadesi ve Kromatin Kromatin yapı sıkılaşıp p yoğunla unlaştığında (sessiz) genler inaktive olur. Kromatin yapısı gevşeyerek eyerek açılda ldığında (aktif) ise genler aktif olarak ifade edilir. DNA metilasyonu ve histon modifikasyonları ile sağlanan epigenetik paternler ile gerçekle ekleştirilir.
DNA Metilasyonu CpG adacıklar klarında ve sitozinin 5 numaralı karbonunda meydana getirilir. Canlıdan canlıya ve dokudan dokuya göre g değişir. ir. Genlerin promotor bölgelerindeki metilasyon seviyesinin düşük d k olması aktif gen ifadesi ile korelasyon göstermektedir. g
DNA nın n de novo metilasyonu ve bu metilasyonun devamlılığı ığının n sağlanmas lanmasında nda DNMT ler görevlidir. DNMT1, DNMT2, DNMT3a, DNMT3b ve DNMT3L. DNMT1 maintenance methyltransferase DNMT3a, DNMT3b de novo metiltransferazlar
DNA Metilasyonu ve Gen İfadesi Genlerin promotor bölgelerindeki metillenme,, transkripsiyon faktörlerinin tanıma bölgelerinde b değişikliklere ikliklere neden olur. Gen ifadesinin baskılanmas lanması.
Metillenmenin dolaysız z etkisi Metillenme sonucu oluşan tanıma bölgelerindeki histonların deasetilasyonu gen ifadesini baskılayan bir kromatin yapısına yol açar. a ar.
Histon Modifikasyonları Histon proteinlerinin bazik amino-terminal uçları nükleozomdan çıkıntılar yapar ve bir takım m post-translasyonel translasyonel modifikasyonlara uğrayabilir. HAT(histone asetil transferaz) lar tarafından asetillenme. HMT(histon metil transferaz) lar tarafından metillenme.
Histonlar üzerinde yapılan bu değişiklikler, iklikler, kromatinin yapısının n gevşek ek ya da sıkıs olma durumunu etkileyerek gen ifadesinde regulatör rol oynar. Örneğin, asetil grupları histonlardaki (+) yükü nötralize ederek histonlar ve DNA arasındaki elektrostatik etkileşimleri imleri zayıflat flatır.
H3 ve H4 histonlarının lizin rezidularından asetillenmesi aktif kromatinle korelasyon gösterir. Deasetilasyon ise kromatinin daha sıkıs bir şekilde paketlenerek genlerin inaktivasyonuna yol açar. a ar.
Histon lizin metilasyonu hangi reziduda olduğuna una göre g aktivasyon ya da inaktivasyonla sonuçlanabilir. Histonlardaki spesifik modifikasyonlar, transkripsiyonel olarak aktif ve inaktif kromatinin belirlenmesinde bir çeşit marker olarak kullanılabilir labilir
Histonlardaki modifikasyonların n ve DNA metilasyonunun birlikte çalışarak gen ifadesinin durumunu belirlediği i ve bu şekilde hücrenin yazgısının n belirlenmesinde önemli rol oynadığı kabul edilmektedir.
Epigenik Paternlere Çevresel Etki DNA metilasyon paternleri beslenmedeki değişiklikler, iklikler, genetik polimorfizmler ve karşı şılaşılan kimyasallara bağlı olarak dalgalanma gösterebilir. g Düşük folate, metiyonin ya da selenium alımı sonucunda DNA metilasyonunda değişiklikler iklikler oluşabilir.
Epigenetik Bozuklukların n Klinik Sonuçlar ları Epigenetik patern gelişim im sürecinde s oluşturulur ve normalde bireyin tüm t m yaşam amı boyunca korunur. Epigenetik paternlerde meydana gelebilecek dalgalanmalar konjenital bozukluklara, multisistem pediyatrik sendromlara ya da sonradan ortaya çıkabilecek kanser ve nörodejenerasyonlara yatkınl nlık k sağlayabilir.
Kanser ve Epigenetik Terapi Kanser, genetik ve epigenetik hataların birikimiyle ortaya çıkan çok basamaklı bir durumdur. DNA metilasyonundaki değişiklikler iklikler kanserle ilişkili genlerin ifadesinde değişikliklere ikliklere neden olur.
DNA hipometilasyonu onkogenleri aktive eder ve kromozom yapısının n kararlılığı ığını yitirmesine neden olur. DNA hipermetilasyonu tümör r baskılay layıcı genlerin susturulmasına yol açar. a ar. Farelerde kanser oluşumuna umuna karşı DNMT1 inhibitörlerinin başar arıyla uygulanmış ıştır.
Kanser hücrelerinde, h histonlardaki lizinlerin asetilasyonunda ve metilasyonunda artış ve azalmalar olmaktadır. H4-K16 asetilasyonunun ve H4-K20 K20 deki trimetilasyonun ortadan kaybolmuştur. Farklı kanser tiplerinde, hatta aynı kanser tipinin değişik ik evrelerinde farklı histon modifikasyon paternleri görülür. r.
DNA metiltransferazlar ile histon deasetilazlar gibi enzimlerin inhibisyonu ile tümör-supresör genlerinin epigenetik olarak susturulması engellenmesi ya da bu genlerin yeniden aktivasyonu sağlanabilir. Epigenetik inhibisyon için in geliştirilmekte olan ilaçlar ların n ana hedefleri DNA metil transferazlar ve histon deasetilazlardır
DNA metilasyon markerları kanserin sınıflandırılması ve saptanmasında nda kullanılabilir. labilir. Genlerin promotorundaki metilasyon durumu genel prognoz ya da belirli bir terapiye cevabı öngörmek için i in incelenebilir. Metastaz için i in E-cadherinE (CDH1) geninin promotorunda hipermetilasyonun ön n koşul olduğu u düşünülmektedir. d
Epigenetik ilaçlar, lar, bozulmuş heterokromatik bölgeleri hedefleyerek, tümör-suprest supresör genlerin ve/veya hücrenin h normal fonksiyonu için i in gerekli olan diğer genlerin yeniden aktivasyonunu sağlarlar. Bu ilaçlar lar tek başlar larına ya da diğer terapik yöntemler veya ilaçlarla larla birlikte kullanılabilir. labilir.
Kemopreventif yaklaşı şımlar. Eğer epimutasyon lar düzeltilebilirse, bireyde tümör t r oluşumu umu geciktirilebilir hatta tamamen engellenebilir.
Yaşlanmada Epigenetik Değişiklikler iklikler DNA metilasyonundaki azalma ve artmaların yaşlanma süreciyle s ilişkili olduğu görülmektedir. Yaşlı bireylerde görülen g kanser, nörodejenerasyonlar ve otoimmün bozukluklarda rol oynadığı düşünülmektedir.
Nöropsikriyatrik Bozukluklar Psikiyatrik, otistik ve nörodejenaratif bozukluklarda epigenetik değişikliklerin ikliklerin rolü üzerine çalışmalar başlam lamıştır. Şizofreni ve davranış bozukluğu hastalıklar klarında, DNMT genleri.
EPİGENOM GENOMİK Tüm m genom çapında, meydana gelen epigenetik modifikasyonları inceler. Epigenetik bilgi doğas ası gereği multiplekstir. Kantitatiftir. Genomundaki regülat latör r dizilerin fonksiyonunun anlaşı şılmasında katkı sağlayabilir. DNA nın nükleus içindeki indeki topolojik konformasyonunun epigenetik olarak kontrol edildiği i düşünülmektedir. d
DNA Metilasyon Çalışmaları DNA nın metilasyona duyarlı bir restriksiyon endonükleaz ile kesilmesi. DNA nın n sodyum bisülfat ya da metabisülfat ile kimyasal olarak modifikasyonu. 5-metilsitozinin imünopresipitasyonu ile genomun metilenmiş ve metillenmemiş bölgelerinin birbirinden ayrılmas lması.
Restriksiyon enzimlerinin kullanımına na dayalı teknikler Restriction landmark genome scanning (RLGS). Metilasyona duyarlı NotI enzim kesiminden elde edilen fragmentlerin biyotinle işaretlenmesinden sonra BAC arraylerinde hibridizasyonu. HELP (HpaII( tiny fragment enrichment by ligation-mediated PCR).
DNA nın bisülfitle muamele edilmesi, sitozinin urasile dönüşmesine neden olur. PCR dan sonra yapılan DNA sekans analizinde metillenmemiş sitozinler timin olarak okunur. Metilenmiş olanlar ise sitozin olarak kalır.
MeDIP (methlyated DNA immunoprecipitation). Anti-metilsitozin antibadileri kullanılarak larak metilenmiş DNA nın n genomdan izole edilmesi sağlan lanır.
ChIP Çalışmaları Chromatin immunoprecipitation. ChIP,, hücrenin h kromatin durumunun saptanmasında nda yaygın n olarak kullanılmaktad lmaktadır. DNA ve ilişkili olduğu u proteinlerin kimyasal muamele ile çapraz bağlanmalar lanmaları sağlan lanır. DNA-protein kompleksleri aranan histon modifikasyonuna uygun bir antibadi ile immunopresipite edilir.
ChIP on chip :microarray çipleriyle uygulandığı ığında hızlh zlı ve sağlıkl klı analizler yapılabilmektedir.
İnsan Epigenom Projesi Human Epigenome Consortium. Sanger Center, Epigenomics AG ve The Centre National de Génotypage. Kromozom 6 üzerindeki MHC bölgesinde b bulunan 150 lokusu incelediler ve araştırma rma 4 kromozomu kapsayacak şekilde genişletildi.
Epigenome Network of Exellence. 37 araştırma rma grubu. HEROIC High Throughput Epigenetic Regulatory Organisation in Chromatin. AB tarafından finanse ediliyor ve 11 akademik merkez ile 2 şirketi kapsıyor.
EPİGENOM GENOMİK Epigenomik araştırman rmanın n amacı,, genetik regülasyonu anlamak ve bunun hücresel h büyüme ve farklıla laşmaya etki ile yaşlanma ve hastalıklardaki rolünü aydınlatmak olarak özetlenebilir.