Die verlengde hoofde van Macrocephali oortuig Hippokrates (ong. 460 v.C.–370 v.C.) dat verworwe eienskappe oorerflik is (Adams 1891). Die teorie van epigenese, die stelselmatige ontwikkeling van organismes uit ’n ongedifferensieerde massa, word deur Aristoteles (384 v.C.–322 v.C.) voorgestel. William Harvey (1578-1657) se gevolgtrekking dat elke dier uit ’n enkele eiersel ontstaan, lê die grondslag vir moderne embriologie (1651).
Epigenetika is reeds in die konteks van verskeie navorsingsvelde bestudeer.
Verandering in die epigenetiese prosesse is aangetoon in verskeie soorte kankers in die mens. Ongewone DNA-metilering is die beste epigenetiese waarmerk van kanker (Robertson 2005). Kankerselle word gekenmerk deur beide globale en geenspesifieke verlies aan DNA-metilering sowel as hipermetilering van spesifieke promotors (Jones en Baylin 2007; Portela en Esteller 2010). Sekere teenkankermiddels se werking moduleer epigenetiese meganismes. Manipulasie van die epigenoom vir terapeutiese voordeel is reeds geïllustreer in kankerbehandeling (opgesom in Handel et al. 2010).
1.7 Belang van epigenetika
Epigenetika het die potensiaal om lig te werp op vrae rakende evolusie en die oorerwing van verworwe eienskappe. Dit kan bydra tot die ontwikkeling van epigenetiese epidemiologie wat die integrasie van genetika, epigenetika, fenotipe en omgewingsinligting benodig. Epigenetika het implikasies vir openbare gesondheid as voorspeller van vatbaarheid, merker van blootstelling, gids in prognose, en teiken vir terapie. Verder beklemtoon epigenetika die belang van omgewingsbewaring, aangesien ’n verwaarlooste omgewing ons epigenoom nadelig kan herprogrammeer. ’n Gesonde epigenoom is krities vir die volhoubaarheid van lewe. Dit gee nuwe betekenis aan ons strewe om moreel om te gaan met onsself, ons naaste en die omgewing. Dit lewer tasbare bewyse van die beloning indien ons dit sou doen.
Metilering van DNA is vir die eerste keer in 1948 waargeneem. Onder natuurlike omstandighede speel hierdie modifikasies ’n betekenisvolle rol in die regulering van geenuitdrukking. Die oorerflike toevoeging van ’n metielgroep tot die vyfde koolstofposisie op ’n sitosienring (5mC) vorm die basis van DNA-metilering (Singal en Ginder 1999). Die reaksie word gekataliseer deur DNA-metieltransferase (DNMT) en vind grootliks plaas op sitosienbasisse gevolg deur guanien (CpG). Met die uitsondering van ingeprente gene ondergaan die epigenoom in primordiale kiemselle en in die sigoot globale demetilering gedurende gametogenese en vroeë embriogenese. ’n Nuwe DNA-metileringspatroon word gevestig deur de novo DNMT3a en 3b.
Tabel 1. Belangrike histoonmodifikasies en epigenetiese konteks van elk
Histoon Tipe modifikasie Epigenetiese konteks
Tetrahymena-oorlewing bepaal deur H2A-asetilering.
Belangrik in mitose en meiose.
Tipe ncRNA Funksie Grootte/Lengte
4. Moduleerders van epigenetika
Stogastiese veranderinge in die epigenoom word veroorsaak deur beide intrinsieke faktore en omgewingsfaktore. Intrinsieke faktore sluit alle geneties-bepaalde inherente faktore van ’n organisme in. Intrinsieke faktore soos volgorde-variasie is een manier waarop genetiese faktore as moduleerders van epigenetika kan optree. Volgorde-variasie kan direk en/of indirek bydra tot epigenetiese variasie. Polimorfismes in die DNA-volgorde kan byvoorbeeld direk daartoe lei dat CpG-dinukleotiede uit die genoom wegval of vorm en kan so potensieel die metileringsprofiel van ’n individu verander (Bjornson et al. 2004). Mutasies of polimorfismes in gene wat kodeer vir ensieme wat epigenetiese modifikasie reguleer, soos DNMT’s, metiel-bindende proteïene (MBP’s), en histoon- en ncRNA-moduleerders, kan op ’n indirekte wyse die epigenoom beïnvloed.
Tabel 3. Siektetoestande bewerk deur spesifieke epigenetiese meganismes
Siekte Epigenetiese meganisme Verwysing
6. Metodes vir die bestudering van epigenetika
Tegniek Beginsel Voordele Nadele
Gekombineerde bisulfaat- en restriksie-ensiem-analise
Adcock, I.M., K. Ito, P.J. Barnes. (2005) Histone deacetylation: an important mechanism in in?ammatory lung diseases, COPD 2(4): 445-55.
Jin, B., Q. Tao, H.M. Soo, W. Wu, J. Ying, C.R. Fields, A.R. Delmas, X. Liu, J. Qiu, K.D. Robertson (2008) DNA methyltransferase 3B (DNMT3B) mutations in ICF syndrome lead to altered epigenetic modi?cations and aberrant expression of genes regulating development, neurogenesiss and immune function, Hum Mol Genet. 17(5):690-709.
Mill, J., T. Tang, Z. Kaminsky, T. Khare, S. Yazdanpanah, L. Bouchard, P. Jia, A. Assadzadeh, J. Flanagan, A. Schumacher, S.C. Wang, A. Petronis. (2008) Epigenomic pro?ling reveals DNA-methylation changes associated with major psychosis, Am J Hum Genet. 82(3):696-711.
Nightingale, K.P., L.P. O’Neill, B.M. Turner. (2006) Histone modi?cations: signalling receptors and potential elements of a heritable epigenetic code, Curr Opin Genet Dev. 16(2):125-36.
Pembrey, M.E., L.O. Bygren, G. Kaati, S. Edvinsson, K. Northstone, M. Sjöström, J. Golding, ALSPAC Study Team. (2006) Sex-speci?c, male-line transgenerational responses in humans, Eur J Hum Genet. 14(2):159-66.
Zhang, Z., C. Deng, Q. Lu, B. Richardson, (2002) Age-dependent DNA methylation changes in ITGAL (CD11a) promoter, Mech Ageing Dev. 123(9):1257-68.
Ontvang: 28 Februarie 2012