اپی ژنتیک (Epigenetics) به مطالعه‌ی تغییراتی در بیان ژن‌ها گفته می‌شود که بدون تغییر در توالی DNA رخ می‌دهد. این تغییرات می‌توانند تحت تاثیر عواملی مانند تغذیه، سبک زندگی، استرس و محیط ایجاد شوند و بر نحوه عملکرد ژن‌ها در طول عمر فرد تأثیر بگذارند. اپی‌ژنتیک نقش مهمی در رشد، بیماری‌ها (مانند سرطان)، پیری و حتی انتقال ویژگی‌ها به نسل بعد دارد، بدون آن‌که ساختار اصلی ژن‌ها دست‌خوش تغییر شود. در ادامه به طور کامل به این موضوع می پردازیم. با ما در ادامه همراه باشید…
اپی ژنتیک چیست؟
اپی‌ژنتیک (Epigenetics) شاخه‌ای از علم ژنتیک است که به بررسی تغییراتی در فعالیت یا بیان ژن‌ها می‌پردازد بدون آن‌که توالی DNA تغییر کند. به زبان ساده، اپی‌ژنتیک توضیح می‌دهد که چرا با وجود داشتن DNA یکسان در تمام سلول‌های بدن، سلول‌های مختلف (مثل سلول پوست، مغز یا قلب) عملکرد متفاوتی دارند.
این تغییرات معمولا با کمک فرایندهایی مانند متیلاسیون DNA، تغییرات در هیستون‌ها (پروتئین‌های اطراف DNA)، یا RNAهای غیررمزگذار صورت می‌گیرند و می‌توانند فعال یا غیرفعال شدن ژن‌ها را تنظیم کنند.
اپی‌ژنتیک نقش بسیار مهمی در فرآیندهایی مانند موارد زیر دارد:
- رشد و تمایز سلولی
- پاسخ بدن به محیط، تغذیه و استرس
- بروز بیماری‌هایی مانند سرطان یا دیابت
- پیری
- وراثت ویژگی‌ها به نسل بعد
نکته جالب این است که برخی از تغییرات اپی‌ژنتیکی ممکن است قابل برگشت باشند، به همین دلیل تحقیقات زیادی در زمینه درمان بیماری‌ها از طریق اپی‌ژنتیک در حال انجام است.
برای مشاوره و دریافت نوبت با دکتر ساناز طبرستانی بهترین متخصص ژنتیک پزشکی تماس بگیرید.
چگونه اپی ژنتیک ژن‌ها را روشن یا خاموش می‌کند؟
اپی ژنتیک از طریق تغییراتی در ساختار اطراف DNA، بدون تغییر در توالی ژنتیکی، تعیین می‌کند که کدام ژن‌ها فعال (روشن) یا غیرفعال (خاموش) باشند. این فرآیند توسط مکانیزم‌های اصلی زیر انجام می‌شود:
۱. متیلاسیون DNA (DNA Methylation)
در این حالت، گروه‌های متیل (CH₃) به بخش‌هایی از DNA، به‌ویژه نواحی خاصی به نام جزایر CpG، متصل می‌شوند. اگر این متیلاسیون در ناحیه آغازین ژن رخ دهد، جلوی خوانده شدن ژن را می‌گیرد، یعنی آن ژن خاموش می‌شود.
مثلا: متیلاسیون بیش‌از‌حد ممکن است باعث خاموش شدن ژن‌های سرکوب‌گر تومور و در نتیجه، افزایش احتمال سرطان شود.
۲. تغییرات در هیستون‌ها (Histone Modification)
DNA در سلول‌ها به دور پروتئین‌هایی به نام هیستون پیچیده شده است. تغییرات شیمیایی در این هیستون‌ها – مثل استیلاسیون یا فسفریلاسیون – باعث می‌شود DNA شل یا سفت شود.
- اگر DNA شل شود، ژن‌ها راحت‌تر خوانده می‌شوند (فعال).
- اگر tightly بسته شود، خواندن ژن دشوار می‌شود (غیرفعال).
۳. RNAهای غیررمزگذار (Non-coding RNAs)
برخی RNAها به‌طور مستقیم در ترجمه پروتئین نقش ندارند، اما می‌توانند بر بیان ژن‌ها تاثیر بگذارند. مثلا: microRNAها می‌توانند به mRNA متصل شده و مانع ترجمه آن به پروتئین شوند، بنابراین عملکرد ژن مربوطه خاموش می‌شود.
در مجموع، اپی‌ژنتیک مانند کلیدهای تنظیمی روی یک صفحه موسیقی است؛ ژن‌ها (نت‌ها) سر جایشان هستند، اما اپی‌ژنتیک تعیین می‌کند کدام نت پخش شود، کدام ساکت بماند و کدام قوی‌تر یا ضعیف‌تر اجرا شود.
بیشتر بخوانید: توالی یابی کل ژنوم
عوامل موثر بر تغییرات اپی ژنتیکی
تغییرات اپی ژنتیکی می‌توانند تحت تاثیر عوامل مختلف محیطی و رفتاری قرار بگیرند. این عوامل تعیین می‌کنند که کدام ژن‌ها در بدن فعال یا غیرفعال شوند، بدون اینکه ساختار اصلی DNA تغییر کند. در ادامه، مهم‌ترین عوامل موثر بر تغییرات اپی‌ژنتیکی را معرفی می‌کنیم:
۱. تغذیه و رژیم غذایی
مواد مغذی مانند فولات، ویتامین B12، متیونین و کولین می‌توانند متیلاسیون DNA را تحت تاثیر قرار دهند. مثلا کمبود فولات ممکن است منجر به متیلاسیون نامناسب و افزایش ریسک برخی بیماری‌ها مانند سرطان شود.
۲. استرس و وضعیت روانی
استرس مزمن یا تجربه‌های شدید احساسی، به‌ویژه در کودکی، می‌تواند منجر به تغییرات پایدار در بیان ژن‌ها شود.
این تغییرات ممکن است روی عملکرد مغز، سیستم ایمنی یا هورمون‌ها اثر بگذارد.
۳. فعالیت بدنی
ورزش منظم می‌تواند برخی ژن‌ها را فعال کند که با سلامت قلب، متابولیسم بهتر و کاهش التهاب مرتبط‌اند.
در مقابل، زندگی کم‌تحرک ممکن است باعث خاموش شدن ژن‌های محافظتی شود.
۴. مصرف دخانیات و الکل
سیگار کشیدن و مصرف زیاد الکل با تغییرات اپی‌ژنتیکی مرتبط است که می‌تواند منجر به بروز سرطان، بیماری‌های قلبی یا اختلالات عصبی شود.
۵. آلودگی هوا و سموم محیطی
قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض آلودگی‌های شیمیایی یا فلزات سنگین (مثل سرب یا جیوه) می‌تواند منجر به خاموش یا روشن شدن غیرطبیعی ژن‌ها شود.
۶. سن و فرآیند پیری
با افزایش سن، الگوی اپی‌ژنتیکی ما تغییر می‌کند. برخی ژن‌ها به‌مرور خاموش می‌شوند و برخی دیگر فعال می‌مانند یا بیش‌فعال می‌شوند، که این موضوع در بیماری‌های مربوط به پیری مثل آلزایمر نقش دارد.
۷. هورمون‌ها و بارداری
تغییرات هورمونی، به‌ویژه در دوران بارداری، می‌تواند بر اپی‌ژنتیک مادر و جنین تأثیر بگذارد و حتی به نسل بعد منتقل شود.
بیشتر بخوانید: نقش ژنتیک در سرطان
آیا تغییرات اپی‌ژنتیکی قابل برگشت هستند؟
بله، تغییرات اپی‌ژنتیکی در بسیاری از موارد قابل برگشت هستند، و این یکی از جذاب‌ترین ویژگی‌های علم اپی ژنتیک است. برخلاف جهش‌های ژنتیکی که دائمی هستند، تغییرات اپی‌ژنتیکی مانند “کلیدهای روشن یا خاموش” ژن‌ها می‌توانند تغییر کنند یا حتی بازگردانده شوند.
در ادامه، دلایل و نمونه‌هایی از برگشت‌پذیری این تغییرات آورده شده است:
- تغییرات شیمیایی هستند، نه ساختاری: این تغییرات معمولا از نوع “افزودن یا حذف گروه‌های شیمیایی” مثل متیل یا استیل هستند که می‌توانند با فرایندهای خاص سلولی برداشته شوند.
- سلول‌ها ابزار اصلاح دارند: سلول‌ها به‌طور طبیعی دارای آنزیم‌هایی هستند که می‌توانند متیلاسیون DNA یا تغییرات هیستونی را اصلاح کنند.
- درمان‌های دارویی هدفمند در حال توسعه هستند: در برخی بیماری‌ها، داروهایی طراحی شده‌اند که می‌توانند این تغییرات را معکوس کرده و ژن‌های خاموش را دوباره فعال کنند (مثلا در برخی سرطان‌ها).
چه عواملی می‌توانند باعث برگشت تغییرات اپی‌ژنتیکی شوند؟
- تغییر در سبک زندگی (مثلاً تغذیه سالم، ترک سیگار، کاهش استرس)
- ورزش منظم
- درمان‌های دارویی اپی‌ژنتیکی در بیماری‌ها
- مداخلات روانی و ذهن‌آگاهی که سطح استرس و هورمون‌های مرتبط را کاهش می‌دهند.
مثال‌های علمی:
با ترک سیگار، برخی از تغییرات اپی‌ژنتیکی ایجادشده در ژن‌های مرتبط با سرطان پس از چند سال به حالت عادی برمی‌گردند.
در مطالعات مربوط به چاقی و دیابت، نشان داده شده که رژیم غذایی سالم و کاهش وزن می‌تواند الگوهای متیلاسیون را تغییر دهد.
نتیجه گیری
اپی ژنتیک نشان می‌دهد که سرنوشت ژنتیکی ما کاملا از پیش تعیین‌شده نیست؛ بلکه سبک زندگی، تغذیه، محیط و حتی احساسات‌مان می‌توانند ژن‌ها را روشن یا خاموش کنند. این علم پلی میان ژنتیک و محیط است و به ما امید می‌دهد که با انتخاب‌های آگاهانه، حتی بدون تغییر در DNA بتوانیم بر سلامت جسم و ذهن خود تأثیر بگذاریم.
