Epigenetisk kontrol af vores arvemateriale er afgørende for kroppens normale funktion og måske også for udviklingen af sygdomme. Kontrollen udføres af specifikke enzymer, der regulerer cellernes DNA og bestemmer, hvilke af kroppens gener der skal tændes eller slukkes på de rette tidspunkter i livet.
Af Gunhild Reumert – http://gunhildreumert.dk
Artiklen blev bragt i magasinet sund-forskning – juni/juli 2018
Alle kroppens celler har en cellekerne, som opbevarer vores arvemateriale, DNA. Hvis man tog alt DNA fra én cellekerne og strakte det ud, ville det være to meter langt. Det er klart, at hvis der skal være plads til så meget DNA i en enkelt cellekerne, skal det pakkes godt sammen. Det er ret fascinerede, at det overhovedet kan lade sig gøre. Cellekernen har en størrelsesorden på få mikrometer – svarende til få tusindedele af en millimeter. Det to meter lange DNA må altså ikke fylde ret meget og bliver derfor pakket tæt på en måde, så det kan være inde i cellekernen. Netop den måde DNA’et er pakket på, er helt afgørende for epigenetikkens virkemåde.
Hvad er epigenetik?
Genetik omhandler vores DNA, og hvordan forskellige gener nedarves gennem generationer. Forstavelsen ”epi-” i ordet epigenetik kommer fra græsk og betyder ”ved siden af” eller ”over”, det vil sige noget, der foregår omkring genetikken. Epigenetikken beskriver de mekanismer, der er med til at styre, hvilke gener som bliver udtrykt i vores celler. De DNA-sekvenser, som gener består af, indeholder en opskrift for, hvilke proteiner cellerne kan lave. Dannelsen af proteinerne er helt vitalt for os, da de blandt andet fungerer som kroppens byggesten eller som enzymer, der udfører livsvigtige opgaver for os døgnet rundt. I den seneste tid er der forsket intenst i betydningen af epigenetik for udviklingen af sygdomme. Forskningen har vist sig at være meget kompleks, men det står klart, at der er et stort potentiale inden for udviklingen af nye behandlingsformer.
Hvordan foregår den epigenetiske styring ?
DNA’et i cellekernen er pakket tæt sammen rundt om nogle proteiner kaldet histoner. Selve pakningen af DNA er afgørende for, om et gen bliver tændt eller slukket. Er DNA’et pakket stramt, bliver et gen ikke aflæst og dermed slukket. Omvendt vil en løs pakning af DNA’et betyde, at et gen bliver aflæst, dermed tændt og som følge heraf udtrykt i kroppen. Hele det epigenetiske ”maskineri”, som enten er med til at pakke DNA’et stramt eller løst, består af en stor gruppe af enzymer, som kan påsætte eller fjerne meget simple kemiske forbindelser. Dette foregår enten direkte på DNA-strengen eller på histonerne, som DNA’et er viklet rundt om. Der er en streng epigenetisk regulering og styring af cellernes DNA, så der kun bliver udtrykt de gener, der skal udtrykkes.
Epigenetik har stor betydning for menneskets normale udvikling fra befrugtningsstadiet til voksent menneske. Et eksempel på en meget velkendt epigenetisk mekanisme, som foregår i alle kvinder, er kromosom x-inaktivering. Kvinder er som bekendt født med to x-kromosomer, hvorimod mænd er født med et x- og et y-kromosom. Eftersom kvinder kun behøver ét x-kromosom, bliver det ene kromosom slukket ved hjælp af epigenetiske mekanismer ganske tidligt i fosterstadiet og forbliver inaktivt resten af livet.
Epigenetik styrer cellernes hukommelse og identitet
Det er helt utroligt at tænke på, at samtlige celler i vores krop indeholder nøjagtig det samme genetiske materiale. Koderne i DNA’et indeholder en stor mængde informationer, der fungerer som en slags opskrift på alt det, kroppen potentielt set kan. Men hvis fx en nervecelle indeholder nøjagtig det samme DNA som en muskelcelle, hvordan kan det så være, at de enkelte celler bliver ved med at huske deres egen identitet og ikke pludselig ændrer funktion eller udseende? Svaret ligger igen i aflæsningen af DNA’et. I en nervecelle er det nemlig ikke det samme DNA, der bliver aflæst, som i en muskelcelle. Dette foregår ved, at epigenetik styrer cellernes hukommelse og opretholdelse af cellens identitet. Det vil sige, at en specialiseret celle, som fx en muskelcelle, er underlagt epigenetisk kontrol, som sørger for, at cellen forbliver en muskelcelle gennem hele dens levetid.
Hvis noget går galt
Den epigenetiske regulering af DNA er vigtig for, at processer i cellen ikke løber løbsk. Sker der alvorlige fejl i reguleringen af cellernes DNA, kan det sandsynligvis føre til udvikling af forskellige sygdomme som fx kræft. Interessant nok har forskere opdaget, at de enzymer, der er involveret i den epigenetiske styring af cellerne, har en ændret funktion i de fleste former for kræft. Det er endnu for tidligt at sige noget entydigt om, hvordan fejl i de epigenetiske mekanismer spiller ind i forhold til udvikling af kræft hos mennesker.
En af udfordringerne med forskningen er, at man skal kende de gener, der er involveret i udviklingen af sygdommen, før betydningen af epigenetik kan undersøges nærmere.
