Lợi ích của bản đồ biểu sinh

Lợi ích của biểu đồ sinh học
 

Mã di truyền DNA bao gồm một trình tự xác định gồm bốn bazơ nucleotide (thymine, guanine, adenine, cytosine) và trình tự của các bazơ này mang lại những dự án lâu dài trên trái đất. Rõ ràng là chỉ thông tin về trình tự này là không đủ để giải thích làm thế nào một sinh vật đa bào có thể hình thành các tế bào chuyên biệt như 200 loại tế bào đã biết của cơ thể con người. Để làm được điều này, cần phải có lớp thông tin thứ hai và trong một số năm nay, rõ ràng là lớp thông tin này chủ yếu dựa trên hóa học. Histone, DNA và RNA là mục tiêu của quá trình biến đổi hóa học phức tạp nhằm thiết lập mức thông tin thứ hai để giải mã mã hóa học này trên RNA, đặc biệt là trên RNA thông tin. Hơn 150 dẫn xuất hóa học của nucleoside RNA đã được biết đến và nhiều dẫn xuất khác đang chờ được khám phá. Do đó, điều cần thiết là nghiên cứu những biến đổi của RNA và giải mã chức năng của nó.
Vì một số bazơ biến đổi cung cấp cho RNA khả năng phản ứng vẫn chưa được biết đến, nên chúng ta cần cố gắng hiểu các khía cạnh chức năng của các bazơ phản ứng, điều này cho phép chúng ta giải quyết một số vấn đề quan trọng nhất liên quan đến lý thuyết thế giới RNA. Những nghiên cứu này trong lĩnh vực mới về biểu sinh RNA có tiềm năng trở thành làn sóng đổi mới lớn tiếp theo trong khoa học 63 năm sau khi phát hiện ra cấu trúc chuỗi xoắn kép DNA.
Theo Giáo sư Thomas Carell của Đại học Ludwig Maximilian ở Munich, Đức, do đó, quá trình tiến hóa có thể dựa một phần vào sự thích nghi với môi trường chứ không chỉ dựa vào những đột biến ngẫu nhiên, mở lại cuộc tranh luận kéo dài hàng thế kỷ giữa Charles Darwin và Jean-Baptiste Lamarck.
Lập bản đồ biểu sinh có khả năng giải phóng toàn bộ con người bạn khỏi những hạn chế về di truyền và mở ra những khả năng mới về sức khỏe và hiệu suất. Một quá trình được gọi là biểu sinh học nghiên cứu cách thức các gen của chúng ta được kích hoạt và ngừng hoạt động trong suốt cuộc đời của chúng ta.
DNA được coi là một hệ thống lưu trữ thông tin tĩnh khép kín và ổn định, nhưng trong những năm gần đây, một mã di truyền thứ hai đã được phát hiện trong DNA (biểu sinh). Luôn có bốn cặp DNA cơ sở (của C, TG và A). Trình tự của chúng giống như phần cứng, nhưng bây giờ chúng ta biết rằng phần mềm đứng đầu và diễn giải thông tin này.

Về mặt hóa học, nó làm được điều đó bằng cách thay đổi và đưa các tín hiệu hóa học lên các cặp bazơ cytosine (chữ C trong mã của chúng tôi), được gọi là Quần đảo CpG.
Trình tự DNA duy nhất vẫn chính xác và là chuỗi cơ sở DNA giống nhau trong tất cả các tế bào. Nhưng điều này không đúng với thông tin biểu sinh, vốn trùng lặp với thông tin di truyền của trình tự DNA. Vì vậy, sự biểu hiện của bộ gen không phải là tĩnh mà là động vì nó thay đổi do các tín hiệu biểu sinh điều khiển, nhưng hầu hết mọi người vẫn chưa biết rằng cấp độ thông tin thứ hai này tồn tại.

Các loại tế bào khác nhau trong cơ thể chúng ta có hình dáng khác nhau và chức năng khác nhau. Để trở thành một tế bào da hoặc tế bào thần kinh, trong quá trình truyền thông tin được ghi trong DNA của tế bào đến RNA, với cơ chế gọi là tổng hợp protein phục vụ cho việc sản xuất các protein cụ thể, RNA thực hiện các hướng dẫn của DNA, nhưng nó được điều khiển bởi các tín hiệu biểu sinh có tác dụng tắt hoặc bật sáng một số gen nhất định. Các tín hiệu hóa học biểu sinh hoạt động như những công tắc, những vị trí này ở phía trước gen không chỉ có thể kích hoạt hoặc vô hiệu hóa gen mà còn có tác dụng điều chỉnh và khiến chúng hoạt động, chúng thay đổi mức độ hoạt động của gen trong việc gửi hướng dẫn để tạo ra protein. Có nhiều loại tín hiệu hơn, một số có nghĩa là dừng lại, một số khác có nghĩa là tiếp tục, nhưng một số khác có thể thay đổi hoạt động di truyền theo cách tinh tế hơn.
Lý thuyết của Darwin cho rằng sự tiến hóa dựa trên những đột biến ngẫu nhiên mang lại lợi thế cho một số sinh vật nhất định về mặt thể lực, cho phép chúng sinh sôi nảy nở. Thay vào đó, Lamarck đề xuất rằng quá trình tiến hóa có thể đi theo những con đường nhất định, do đó nếu một cơ quan trở nên đặc biệt quan trọng (đối với sinh vật), nó có thể được tăng cường ở thế hệ tiếp theo.
“Darwin đã giành chiến thắng trong cuộc tranh luận dựa trên cơ sở rằng đột biến có thể xảy ra ngẫu nhiên và trở nên ổn định, mang lại lợi thế hoặc bất lợi cho sự sinh tồn. Không có cơ chế nào được tìm thấy để hỗ trợ ý tưởng của Lamarck. Hiện tại, các công tắc động lực biểu sinh mới này, được biết đến gần đây, có thể mở lại cuộc tranh luận và đưa ra lời giải thích về việc môi trường có thể ảnh hưởng đến di truyền của chúng ta như thế nào và mở lại lý thuyết Lamarck dựa trên kiến thức về biểu sinh.

Biểu sinh học - nghiên cứu về các tín hiệu hóa học này - có tầm quan trọng to lớn đối với sự phát triển của y học. Bằng cách hiểu rõ hơn về các công tắc động này, chúng ta có thể kích hoạt lại các gen cho phép chúng ta tái tạo các mô bị tổn thương, thậm chí cả các cơ quan. "Có tình huống nào mà cờ DNA đặc biệt quan trọng không?" Tế bào thần kinh của chúng ta hình thành các kết nối khi chúng ta học và các nhánh nhánh (các nhánh của tế bào thần kinh) giúp lưu trữ ký ức. Để phát triển các sợi nhánh mới, chúng ta cần kích hoạt một số gen nhất định và một lần nữa các tín hiệu biểu sinh này lại thực hiện việc này và chuẩn bị cho cơ thể học hỏi.
Một ví dụ khác đến từ sự khởi đầu của cuộc sống. Các gen trong tinh trùng và trong tế bào trứng hầu hết đều ở trạng thái im lặng, nhưng khi chúng được kết hợp trong quá trình thụ tinh, một số lượng lớn gen sẽ được kích hoạt và việc bật tắt các gen này phải được kiểm soát chặt chẽ để có được trình tự phát triển của bào thai. (tạo phôi) và một lần nữa, chính các tín hiệu hóa học biểu sinh thực hiện điều này.
Trên Từ Carell, Vermeulen Cell 2013; Carell Nat. Chem. Biol. 2014.