Doppio passaggio della doppia elica: peso e geni,
L'epigenetica comporta modifiche dei geni senza modificare la struttura del gene
La maggior parte dei ricercatori ritiene che ci sia un notevole contributo genetico nel determinare chi diventerà obeso, forse fino al 70% circa in alcuni studi, se sei abbastanza sfortunato da avere due genitori obesi. Gli scienziati, tuttavia, da una prospettiva evolutiva, non credono che i nostri geni siano cambiati significativamente in un periodo di tempo così infinitamente breve. Quindi, perché la prevalenza di sovrappeso e obesità è diventata epidemica o addirittura pandemica a livello mondiale negli ultimi trenta anni? È qui che la scienza dell'epigenetica entra nella nostra immagine.
L'epigenetica e il concetto di paesaggio epigenetico sono termini che furono usati per la prima volta da CH Waddington nei primi anni '40 (molto prima del campo della biologia molecolare) per descrivere tutti i processi biologici che possono verificarsi durante lo sviluppo che interagiscono con i geni e determinare come Choudhuri, in un articolo del 2011 sulla storia dell'epigenetica nella rivista Toxicology Mechanisms and Methods , spiega che in origine i meccanismi epigenetici erano quasi visti come "metafisici e senza alcuna comprensione delle loro basi molecolari" e divenne una "spiegazione predefinita" quando la genetica non riuscì a spiegare un particolare fenotipo.
Più recentemente, l' epigenetica è definita come qualsiasi cambiamento persistente a lungo termine nella funzione genica che in realtà non comporta alcuna alterazione in una sequenza o struttura genetica. In sostanza, tuttavia, l'epigenetica, pur non modificando la sequenza o la struttura di un gene , implica modifiche a un gene che può essere ereditato da una cellula all'altra o persino da una generazione all'altra. Queste modifiche, ad esempio, possono portare a silenziare o attivare i geni e possono essere adattivi o non adattivi. Ora sappiamo che possono includere l' aggiunta o la sottrazione di gruppi metilici (un atomo di carbonio legato a tre atomi di idrogeno) chiamato "metilazione", che modifica le configurazioni degli istoni, (proteine attorno alle quali il DNA del materiale genetico si avvolge nel nucleo di una cellula) o produce anche piccoli (chiamato micro) fili di RNA. (L'RNA è l'acido nucleico coinvolto nella sintesi proteica e molte reazioni biologiche tra cui il controllo dei geni ma a differenza della configurazione a doppio elica a doppia elica del DNA, è a singolo filamento e ha diversi componenti chimici.) Le modificazioni epigenetiche possono essere reversibili o stabili, così come si verificano casualmente ("stocasticamente") o indotti da cambiamenti nell'ambiente.
Choudhuri descrive i meccanismi epigenetici come "una mano editoriale che modifica e modifica il linguaggio del DNA", ma aggiunge che non capiamo ancora cosa "regoli il regolatore", cioè, "come i segnali attivano i cambiamenti epigenetici".
Quindi, anche se abbiamo avuto successo nella mappatura del genoma umano, abbiamo avuto meno successo nel valutare il contributo di qualsiasi esposizione nell'ambiente interno ed esterno del corpo, ogni volta che appaiono tali esposizioni. L' exposome (termine usato per la prima volta da Christopher Wild) è la "totalità delle esposizioni" ricevute dal concepimento per tutta la vita. Howard Slomko e i suoi colleghi all'Albert Einstein College of Medicine, in una recente "minireview" di epigenetica per la rivista Endocrinology , osservano che sebbene il genoma di una persona sia fissato al momento del concepimento, il suo ambiente chimico interno è in costante cambiamento a causa dei cambiamenti in entrambi ambienti interni ed esterni di una persona. L'esposizione a sostanze chimiche, fumo, droghe, radiazioni, dieta e persino infiammazioni, stress, infezioni, ecc. Possono avere un impatto sul nostro DNA. Oggi i meccanismi epigenetici hanno implicazioni di ampia portata per la ricerca sull'invecchiamento, il cancro e l'obesità.
Questo paesaggio epigenetico, dallo sviluppo prenatale e precocemente postnatale e durante l'infanzia e l'età adulta, può avere un impatto significativo e duraturo per tutta la vita. Infatti, il patologo George Martin ha notato che l'esposizione a diversi ambienti nel tempo è stata postulata per provocare discordanze epigenetiche o piuttosto poeticamente, deriva epigenetica , anche tra gemelli monozigoti (identici), che condividono tutti i loro geni, mentre invecchiano e possono spiegare, ad esempio, perché una gemella sviluppa la malattia di Alzheimer nei suoi 60 anni e l'altra non prima dei suoi anni '80.
Conosciamo tutti l'importanza di un ambiente uterino non tossico per lo sviluppo di un feto in crescita. Il teratogeno, talidomide, ad esempio, preso anni fa da ignari donne incinte, ha provocato gravi malformazioni congenite per il feto. Effetti meno drammatici, ma forse non meno importanti, tuttavia, possono derivare dalla dieta di una donna incinta e possono essere responsabili, almeno in parte, di una maggiore suscettibilità all'obesità e di differenze nella regolazione del grasso e del glucosio nella sua prole molto più tardi vita. Un metabolico "ambiente obesogenico" in utero , ad esempio, può esporre il feto a livelli aumentati di glucosio, nonché a livelli aumentati di ormoni insulina e leptina. Questo è stato chiamato priming metabolico o impronta metabolica tale che l'esposizione nutrizionale prenatale si traduce in una sorta di memoria endocrinologica con conseguenze potenzialmente di vasta portata. Si verifica un'interazione gene-ambientale: non solo tu sei ciò che mangi, ma potresti essere ciò che tua madre ha mangiato una volta!
