Sammenfatning av epigenetikk (Woodward):

Masterkodene Hentet herfra:

 

1. En klarte å finne en sofistikert spleise-kode, implantert i den kjente DNA-koden.
A. Dette instruksjons-settet gjør at ett enkelt gen makter bragden å knytte sammen hundre-ja tusenvis av gener.
B. Denne masterkoden er tett sammenvevd i et kjemisk programvare-system, med ett eget sett av koder, korte signaler og brytere.

2. Vi har oppdaget at vårt DNA responderer på signaler fra et høyere ordens kontroll-system, skrevet inn i cellen.
A. Det er endog dynamisk programmering, som kan endres over tid.
B. En uventet konsekvens var at våre gode og mindre gode livsvaner kan påvirke måten DNA blir prosessert ('behandlet på') i cellene våre.

3. To av disse epigenetiske kodene er linket tett opp til DNA-koden, i en dobbel rekke bibliotek instruksjoner.
A. Det kan beskrives som en database som styrer harddisken til DNA-biblioteket. Dette tosidige bibliotek-kontrollsystemet er ulikt fra celletype til celletype.
B. Epigenomet i en hjernecelle er merkbart ulikt fra en muskelcelles epigenom, slik de skiller seg fra de som er programmert inn i hver av de to hundre andre (menneskelige) celletypene.

4. Kanskje den mest nøkterne oppdagelsen som har dukket opp av denne forskningen, er at sentrale endringer i en persons epigenetiske kode, kan blir arvet av påfølgende generasjoner.
A. Vårt epigenom er påvirkelig og kan formes. Vår epigenetiske kode kan endres i positiv eller negativ retning.
B. Det synes som kommende foreldres livsform i dag, kan påvirke deres barns og barnebarns liv i framtiden.

5. Etter å ha sett på nyeste vitenskapelige bevis, er det grunn til å spørre hva eller hvem som var opphavet til dette massive informasjonshierarkiet?
A. Den slags spørsmål kommer gjerne inn i det tåkefylte området i debatten mellom darwinisme og intelligent design. Dermed blir ikke bare bevisstheten, men også følelsene gjerne involvert.
B. F.eks. hvordan medvirker disse oppdagelsene til å gjenåpne spørsmål om hvorvidt livet er dannet med en hensikt i sikte?

6. Flere vitenskapsmenn enn noensinne, i Amerika, Asia og Europa spør om det er rimelig at ikke-styrte, ufornuftige naturprosesser var ansvarlig for å danne hele cellens ‘high-tech’ maskinvare –og programkode?
A. For å bruke Darwins ord, er det mulig at evolusjonsteorien vil bli funnet ikke overlevelsesverdig?
B. Er håndverket til en designer nå demonstrert, slik at alle som vil kan se det? Hva er det naturen prøver å si til oss alle?

7. Ordbruk i litteraturen vitner om en ‘forbløffende kompleksitet’. Den uventet sofistikerte ‘nanoverden’ som har åpnet seg foran dem, har gitt vitenskapsfolk sjokkerende oppdagelser.
A. DNA er mer informasjonsrik enn forventet, og den er sammenfiltret med et overbyggende høyteknologi- programvare system.
B. Vitenskapsfolk spør ikke bare hva Darwin oppdaget om livets utvikling. De spør også hva Darwin ikke visste om de grunnleggende strukturene ved livets kompleksitet, som vi nå kjenner til.

Bilde 1. Gen-svitsjer

 

Bilde 2. Epigenetisk arv

Epigenomet -hentet fra her og her.

 

1. DNA synes nå å være cellens ‘arkiv’, billedlig talt, med ‘skuffer som inneholder kategoriserte dokumenter’.
A. Avhengig av celletypen, vil visse skuffer åpnes ofte, og kopieres og tas over til mangfoldiggjøring. Hele prosessen ‘å avgjøre hvilke skuffer som skal åpnes og kopieres, til rett tid styres av epigenetikken.
B. Den koordineres av multiple algoritmer, for å framskaffe enormt kompliserte ‘byggverk’ og kontrolloperasjoner.

2. Dette er under stadig utforsking, men data synes å tyde på at nærvær av tagger ( enten inni, nær endene eller i genets tilgrensende område) synes å ‘stilne’ dette genet.
A. Om det ikke er metyl-tagger knyttet til det, er det ‘skarp ammunisjon’ klar til å benyttes på ett øyeblikks varsel. Et metyl-tagget gen er som en pasient, gitt et bedøvende middel, for å stille ham til ro.
B. Disposisjon av DNA kontrolleres ved kjemiske signaler: Acetyl-tagging synes å åpne histon-spolene, mens metyltagging synes å lukke til/sikre spolene. Fosfat-tagging på histon-spolenes hale og linking til SUMO-proteiner, synes også å påvirke hvorvidt DNA er åpen eller låst for bruk.
Noen har kanskje undret seg over fosterets utvikling:

3. Om vi sammenligner f.eks. skulderens formasjon i livmoren: Kan vi lure hva det er som muliggjør nødvendig celle-differensiering? Hva ‘setter opp’ det unike livet til hver type spesialisert celle innen systemet? Kan epigenomet ha svar på denne gåten?
A. Slik det ser ut, har epigenomet vist seg å være den molekylære nøkkelen til skulderens utvikling.
B. I hvert stadium er hver celle ledet til sin unike bruk av DNA-filene ved hjelp av epigenom-systemet, som sitter over, men er i nærkontakt med den genetiske rikdommen i DNA.

4. Wade forfatter av "From one Genome"sammenlikner de varierte oppgavene til menneskeceller, med en situasjon der ulike aktører leser fra samme masterscript, mens tilleggs-instruksjoner, over og utenfor scriptet blokkerer aktørene fra de delene som ikke angår dem.
A. Innenfor samlingen av levende celler, trenger ikke hver celletype se hele gensettet (DNA-scriptet). Genene i de deler av DNA-scriptet som ikke er aktuell for en spesifikk celletype, vil ikke bli aktivert. De stenges av med epigenetiske markører.
B. I følge Wade har forskere kommet til at for de like celletypene, må det være ulike sett av arvelige instruksjoner, skrevet over og utenfor DNA-koden. Disse instruksjonene avgjør hvilke instruksjoner i masterscriptet som åpnes, og hvilke som holdes utilgjengelige.

5. Det har vært gjort forsøk med zygoten (det befruktede egg) der en har påvist at endringer medfører arvelige komplikasjoner.
A. Noen biologer holder for at hele den tredimensjonale strukturen til zygoten påvirker cellens skjebne. Det presise molekylære mønsteret i zygotens indre, har blitt foreslått som den høyeste epigenetiske koden.
B. Den er på en måte masterkoden. Vi kan kalle den zygote-koden. Når zygoten er på randen til celle-deling, synes det ut fra erfaring å være et mål i sikte. Det er litt merkelig om endimensjonal DNA alene, kan utvikle tre-dimensjonale strukturer til dyreformer, trær eller mennesker.

6. De første tegn på strukturell arv så en på 1960/70-tallet. Da cellen var klar for reproduksjon, forsøkte et team under ledelse av Tracey Osborn å snu retning på en av de såkalte padleårene, som stakk ut i hundretalls fra det ytre av cellen.
A. En slik ‘padleåre’ (cilia) ble snudd i 180 grader, og vendte motsatt retning. I påfølgende generasjoner fortsatte disse padleårene’ å vende motsatt vei, til tross for at deres DNA var helt uforandret i de cellene.
B. Forskere brukte ordet ‘blåkopi’ for å karakterisere layout- instruksjonene inneholdt i cellens romlige 3-D arkitektur.

7. I en bok(Epigenetics: The Ultimate Mystery of Inheritance) av Richard Francis sier han: «I det tradisjonelle synet, fungerer genene utøvende i å styre kursen for vår utvikling.
B. I det alternative synet .. hviler den utøvende funksjonen på celle-nivå, og genene fungerer mer lik cellulære ressurser.»
B. Den utøvende (executive) celle harmonerer bra med begrepet «zygote-kode». Men Francis’ begrep strekker seg til hver levende celle. Om dette synet er riktig, vil vi etter hvert oppdage et forbløffende informasjonsnettverk i cellen.

Bilde 3. Zygote --> gastrula

Nytt og gammelt møtes -herfra:

1. Mennesket har mellom 20 til 25 tusen gener, færre enn ei vannloppe, ris eller en banan. A. Hvorfor er vi så mye mer sofistikerte? Den opprinnelige formodning var at komplekse organismer hadde flere protein-kodende gener enn enkle organismer. Dette var en av de første overraskelsene fra Human Genome Project i 2001, som satte seg fore å sekvensiere hver bokstav i menneskelig DNA.
B. Den andre overraskelsen var at mindre enn 2% av hele genomet faktisk besto av gener, som kodet for proteiner, som er hva alt liv består av.

2. Noe av det viktigste som ny forskning innen epigenetikk bringer oss, er alle de måter gener kan uttrykkes på.
A. Da er det ikke lenger snakk om tilfeldige mutasjoner, som for alle praktiske forhold har vist å bringe uorden, sykdom og død. Nei, det dreier seg f.eks. om at det er mange måter å kombinere oppskriften i DNAet på.
B. En sammenligner med script som er tilpasset de spesifikke celletyper, flere hundre i mennesket, og at RNA har en fundamentalt større betydning enn man tidliger har tillagt det.

3. Det var ikke før ny teknologi for sporing, kombinert med enormt øket datakraft, at vi begynte å innse at noe meget interessant skjedde i de resterende 98%, den 'ikke-kodende' del av genomet.
A. Av de 98% av genomet som ikke koder for protein, trodde man tidligere, i tråd med hypotesen om felles avstamning, at 90% var overlevning fra tidligere organismer, såkalt søppel-DNA.
B. Nå er man kommet til bortimot motsatt resultat: Minst 80, kanskje nærmere 90% av DNAet, har en funksjon. Og stadig finner en nye sammenhenger og funksjoner.

4. Endringen i fokus foregår ved at en flytter blikket fra proteiner og gener som er protein-kodende, til den nesten hele delen av genomet som ikke er det.
A. Noen slike ikke-PROTEIN-kodende RNA kommer fra introner (som regnes som 'inexpressed'-'ikke uttrykt' i proteiner). Andre overlapper gener, ofte skrevet av fra motsatt side av protein-kodende mRNA. Andre igjen finnes i regioner hvor det ikke er noen protein-kodende gener i det hele.
B. Metylerings-mønsteret for tilsynelatende lignende gener, var totalt ulike mellom mennesker og sjimpanser, til sammen med uttrykksmønsteret. "Mønstrene med DNA-metylering er distinkte mellom mennesker og sjimpanse." Forskerne fant at unormale menneskelig hjerne-metylerings-mønstre er assosiert med en bred variasjon av alvorlige menneskelige nevrologiske sykdommer. {En utvikling ville altså føre til diverse sykdommer.}

5. Det foreligger samsvar og samarbeid mellom ulike nivåer genetisk og epigenetisk
A. Metyltaggers binding til cytosin må være fininnstilt og samstemt. Enzymer danner epigenetisk kode, som gir ny kjemisk struktur, og endrer virkemåte. Denne er nødvendig for at organismer skal fungere.
B. For å skjønne hvordan dette foregår, trengtes de skarpeste hjerner innen biologien. . Algoritmer er kodet og lagret i DNA. Spørsmålet er hvordan alle ledd i denne rekken kunne danne funksjonelle koder for levende organismer. 'Mind' virker etter intelligente mønstre, mens 'matter' vil virke enten tilfeldig eller lovbestemt.

6. Nukleotider og nukleosomer i mikro-kosmos
A. En menneskecelle er ca. 1/100 millimeter i diameter. En teskje med DNA vil kunne tilsvare instrukser for ca. 350 ganger så mange mennesker som verdens befolkning (ca. 7 milliarder). Informasjonen til disse (7 milliarder) vil knapt nok utgjøre en tynn hinne i den teskjeen.
B. Geninnstillinger er mye mer finjusterte enn å være AV eller PÅ. De er mer like en volum-knapp på en tuner. Det finnes faktisk mer enn 50 ulike epigenetiske histon-modifikasjoner. Mønsteret i modifisering refereres til som histon-kode (under utforsking).

7. Histon-kode kan endres som respons på hormoner, f.eks. insulin som signaliserer til muskel-celler, eller østrogen som påvirker bryst under menstruasjonsperioder.
A. Næring i omgivelsene kan samvirke med våre gener via endringer i histon-koden, men grunnlaget for slike endringer må være innebygd i cellen.
B. Man har funnet at også én-eggede tvillinger avvek fra hverandre, i DNA-metylerte mønstre. Vi kan konkludere at selv genetisk identiske individer er epigenetisk distinkte i fødselsøyeblikket, og disse epigenetiske forskjellene blir mer uttrykt etter hvert, særlig om de blir utsatt for ulike omgivelser.

Bilde 4. Fra DNA and Beyond

 

Bilde 5: Histon-spoler

Oversatt og bilder ved Asbjørn E. Lund