Epigenetiikka

Epigenetiikka on molekyylibiologian osa-alue, joka tutkii geenien ekspressiota eli sitä miten ja miksi geenit kytkeytyvät päälle ja pois päältä eri tavoin ilman, että geenien nukleotidisekvenssit muuttuvat^{[1][2][3][4][5][6][7][8][9][10]}. Epigenetiikka on tutkimusala joka tutkii periytymistä joka rikkoo mendeliläisiä periytymissääntöjä^[11]. Geneettinen epigeneesi^[12] säätelee geenien ilmiasua eli yksilön fenotyyppiä ja se perustuu usein geenien vaientamiseen.

Epigeneettinen periytyminen

Epigeneettinen periytyminen tarkoittaa perinnöllisen tiedon siirtoa solun tai eliön jälkeläiselle ilman, että perinnöllinen tieto on koodattuna DNA:n tai RNA:n sekvenssiin^[13]. Epigeneettisen periytymisen vuoksi saman geneettisen informaation sisältävät solut voivat jakautumisten myötä erilaistua ja toimia hyvin eri tavoin. Sana epigeneesi (kreik. επί ’päällä’ + γένεσις ’syntyperä’) tarkoittaa solukkojen kehittymistä erilaistumattomasta kudoksesta. Kokeelliset tutkimukset ovat todistaneet ilmiön eläimillä^[14]. Ihmisillä sitä ei ole vielä vahvistettu, mutta ylisukupolvisissa väestötutkimuksissa on nähty yhteyksiä, jotka voisivat selittyä epigeneettisen periytymisen kautta^[14]. Tällainen mahdollisuus on esillä tutkimuksessa, jossa on arveltu lapsuuden aikaisen kaltoinkohtelun johtavan siittiöihin siten, että muutos voi näkyä seuraavan sukupolven aivoissa^[15].

Epigeneettiset tekijät

Epigeneettiset säätelytekijät mahdollistavat epigeneettisen periytymisen aktivoimalla ja passivoimalla geenejä.^[16] Epigeneettinen periytyminen voi tapahtua esimerkiksi DNA:han liittyneen proteiinin välityksellä. Yksi esimerkki tästä on asetyloituneiden histonien periytyminen. Histonin ympärille kiertyneen DNA-rihman geenit ovat aktiivisempia, jos histoniin on liittynyt runsaasti asetyyliryhmiä.

Metyyliryhmät voivat vastaavasti passivoida geenin liittymällä muutoin luettavaan DNA-rihman osaan. Metyyliryhmät estävät geenejä lukevien entsyymien pääsyn geeniin asettumalla niiden tielle. Metylaatiot eli metyyliryhmien liittymiset tapahtuvat pääosin yksilönkehityksen alkuvaiheessa.

Prionit ovat epigeneettisen periytymisen muoto hiivoissa.

Epigeneettisiin tekijöihin vaikuttavat monet ulkoiset tekijät. Esimerkiksi ravinto vaikuttaa geneettisessä materiaalissa tapahtuvien metylaatioiden määrään. Epigeneesin vuoksi genotyypeiltään samanlaiset yksilöt, esimerkiksi identtiset kaksoset, voivat kehittyä ulkoisilta olemuksiltaan eli fenotyypeiltään hyvinkin erilaisiksi. Samat geenit omaavilla yksilöillä on eri geenejä aktiivisina.

Geenien itsesäätely

Eräs muoto epigeneettistä periytymistä on geenien itsesäätely. Jos geeni aktivoituu ja synnyttää geenituotetta, joka pitää geenin aktiivisena, aktiivisuus periytyy mitoosissa myös tytärsoluille. Vastaavanlaisesta geenituotteen aikaansaamasta epigeneettisestä periytymisestä on kyse nisäkäsnaaraiden toisen X-kromosomin inaktivoitumisessa.

Hankittujen ominaisuuksien periytyminen

Geenien löytymisen jälkeen ei uskottu hankittujen ominaisuuksien periytymiseen. Epigeneettinen tutkimus on muuttanut käsitystä osittain. Tämä ei kuitenkaan tarkoita minkä tahansa hankittujen ominaisuuksien periytymistä, vaan kyseessä on oltava epigeneettisen periytymisen muoto. Esimerkiksi kasvien pakkasenkestävyyden periytymisessä geenit voivat olla passiivisia tai aktiivisia vanhempien niin sanottujen hankittujen ominaisuuksien vaikutuksesta. Tarkalleen ottaen kyse ei kuitenkaan ole hankittujen ominaisuuksien, vaan pikemminkin geenien hankittujen toimintatilojen periytymisestä. Näin ollen epigeneettinen tutkimus ei monien tulkintojen mukaan tue lamarckismia, vaikkakin asiasta on esitetty monenlaisia tulkintoja.^[17][18]

Katso myös

• Leimautuminen
• Charles Darwin
• Trofim Lysenko
• Gregor Mendel