تغییرات اپیژنتیک و سبک زندگی

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسنده

آزمایشگاه ژنومیکس و اپیژنومیکس، مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

چکیده

تغییرات ژنتیکی می توانند در اثر جهش در ماده وراثتی و تغییر توالی DNA (دی ان ای به وجود آیند و غالیا سبب بروز صفات نامطلوب جدید نظیر بیماری ها می شوند. تغییرات ژنتیکی پایدار بوده و از سلولی به سلول دیگر و یا از نسلی به نسل بعد به ارث خواهند رسید. در عین حال مواردی وجود دارد که توالی دی ان ای یک ژن دچار تغییر نمی شود ولیکن الگوی بیان و در نتیجه عملکرد محصول آن دچار تغییر می گردد و در عمل حالتی شبیه به آنچه که جهش در ماده ژنتیکی باعث می شود، مشاهده می گردد. این تغییرات اپی ژنتیکی (وراژنتیکی یا Epigenetic modifications) که در نتیجه اضافه شدن گروه های شیمیایی مختلف به مولکول دی ان ای و یا پروتئین هایی که در بسته بندی دیانای درون هسته سلول نقش دارند به وجود می آیند، نیز توارث پذیر بوده و در عین حال برگشت پذیر هستند که پویایی آن تحت تأثیر اثرات محیطی است. بنابراین این تغییرات می توانند تحت تأثیر انتخاب طبیعی قرار گرفته و در گذر زمان سبب اثرگذاری بر نرخ سازگاری شوند. در این نوشتار ابتدا با چیتی، چگونگی ایجاد و عملکرد تغییرات اپی ژنتیکی آشنا شده و پس از آن به اثرات سبک زندگی بر الگوی این تغییرات، برگشت پذیری آنها، تأثیر سبک زندگی نسل های قبل بر الگوی تغییرات اپی ژنتیکی نسل های بعد و در نهایت امکان تبدیل تغییرات اپی ژنتیکی به تغییرات ژنتیکی پرداخته می شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Epigenetic Modifications and Lifestyle

نویسنده [English]

  • Ali Mohammad Banaei-Moghaddam
Laboratory of Genomics and Epigenomics (LGE), Institute of Biochemistry and Biophysics (IBB), University of Tehran, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Genetic variations can be caused by mutations in hereditary material of DNA and usually lead to the undesirable phenotypes such as diseases. Genetic variations are stable and inherited from cell to cell or passed down through generations. Nonetheless, in some cases the expression pattern of a gene and consequently the function of its product is changed similar to the outcome of mutation without any alteration in the underling DNA sequences. These heritable epigenetic modifications arising from chemical modifications of DNA and proteins that help to package the DNA within the cell nucleus. They are reversible and dynamics of this process is affected by environmental stimuli. Hence, natural selection can act on these modifications and affect the rate of adaptation over time. In this review, the concept of epigenetic modifications will be introduced first and then the mechanisms of their establishment, maintenance and erasure as well as their roles will be discussed. Afterwards, the effects of lifestyle on the pattern of epigenetic modifications, their reversibility, the effects of ancestral lifestyle on the epigenome profile of their descendant and the possibility of genetic alteration via epigenetic modifications will be discussed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Epigenetic
  • Cancer
  • inheritance
  • lifestyle
  • Nutrition
  • Culture
  • Transgenerational Epigenetic Inheritance
[1]. Allis, C. D. (2015). Epigenetics. Cold Spring Harbor, N.Y., Cold Spring Harbor Laboratory Press.
[2]. Klironomos, F. D., J. Berg and S. Collins (2013). How epigenetic mutations can affect genetic evolution: model and mechanism. Bioessays, 35(6): 571-578.
[3]. Jablonka, E. & Lamb, M. J. (2002). The changing concept of epigenetics. Annals of the New York Academy of Sciences, 981, 82-96.
[4]. Holliday, R. (2006). Epigenetics: a historical overview. Epigenetics, 1, 76-80.
[5]. Van Speybroeck, L. (2002). From epigenesis to epigenetics: the case of C. H. Waddington. Annals of the New York Academy of Sciences, 981, 61-81.
[6]. Baedke, J. (2013). The epigenetic landscape in the course of time: Conrad Hal Waddington's methodological impact on the life sciences. Stud Hist Philos Biol Biomed Sci, 44, 756-773.
[7]. Wu, C. & Morris, J. R. (2001). Genes, genetics, and epigenetics: a correspondence. Science, 293(5532), 1103-1105.
[8]. Vineis, P., A. Chatziioannou, V. T. Cunliffe, J. M. Flanagan, M. Hanson, M. Kirsch-Volders and S. Kyrtopoulos (2017). Epigenetic memory in response to environmental stressors. FASEB J., 31(6): 2241-2251.
[9]. Prakash, K. & Fournier, D. (2018). Evidence for the implication of the histone code in building the genome structure. Biosystems, 164, 49-59.
[10]. Goldberg, A. D., C. D. Allis and E. Bernstein (2007). Epigenetics: a landscape takes shape. Cell, 128(4): 635-638.
[11]. Hoghoughi, N., Barral, S., Vargas, A., Rousseaux, S. & Khochbin, S. (2018). Histone variants: essential actors in male genome programming. J Biochem, 163, 97-103.
[12]. Quenet, D. (2018). Histone Variants and Disease. Int Rev Cell Mol Biol, 335, 1-39.
[13]. Torres, I. O. & Fujimori, D. G. (2015). Functional coupling between writers, erasers and readers of histone and DNA methylation. Curr Opin Struct Biol, 35, 68-75.
[14]. Marsit, C. J. (2015). Influence of environmental exposure on human epigenetic regulation. J Exp Biol, 218 (Pt 1): 71-79.
[15]. Chen, J. & Xu, X. (2010). Diet, epigenetic, and cancer prevention. Adv Genet, 71, 237-255.
[16]. Alegria-Torres, J. A., Baccarelli, A. & Bollati, V. (2011). Epigenetics and lifestyle. Epigenomics, 3, 267-277.
[17]. Miller, G. W. and D. P. Jones (2014). The nature of nurture: refining the definition of the exposome. Toxicol Sci, 137(1): 1-2.
[18]. Santos-Reboucas, C. B. & Pimentel, M. M. (2007). Implication of abnormal epigenetic patterns for human diseases. European journal of human genetics: EJHG, 15, 10-17.
[19]. Barua, S. & Junaid, M. A. (2015). Lifestyle, pregnancy and epigenetic effects. Epigenomics, 7, 85-102.
[20]. Mehdipour, P. (2016). Epigenetics territory and cancer.
[S.l.], SPRINGER.
[21]. Choi, S.-W. and S. Friso (2009). Nutrients and epigenetics. Boca Raton, CRC.
[22]. G. R., Martin, D. I. & Homanics, G. E. (2015). Drinking beyond a lifetime: New and emerging insights into paternal alcohol exposure on subsequent generations. Alcohol, 49, 461-470.
[23]. Gershon, N. B. & High, P. C. (2015). Epigenetics and child abuse: Modern-day Darwinism-The miraculous ability of the human genome to adapt, and then adapt again. Am J Med Genet C Semin Med Genet, 169, 353-360.
[24]. Heard, E. and R. A. Martienssen (2014). Transgenerational epigenetic inheritance: myths and mechanisms. Cell, 157(1): 95-109.
[25]. Turner, B. M. (2009). Epigenetic responses to environmental change and their evolutionary implications. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 364(1534), 3403-3418.