samenvatting introductieles epigenetica

Introduction
From genetics to epigenetics
 DNA gaat via mRNA tussenstap naar eiwitten
o Via humane genome project werd gekeken naar genetische code om alle genetische
ziekten te kunnen verklaren
 Verwachtingen echter wel te hoog gegrepen
→ slechts 10-20% van de ziektes hebben gevonden genetische defecten
 Sommige ziektes worden niet enkel door genoom, maar ook door metabolisme cel bepaald
o Energiemetabolisme (lipiden, aminozuren…) bepalen sterk metabolisme in de
mitochondriën
 Mitochondriën gezien als centrale co-factoren vereist voor de modificatie
van histonen
 Enkele SNP’s gevonden die kunnen voorspellen wat het risico is voor
levenststijl ziekten zoals obesitas, diabetes, astma en CVD
 SNP’s kunnen expressieniveau van genen verhogen en verlagen
→ dragen bij aan expressie van genproducten en eiwitten
o Niet enkel functie van enzymen is belangrijk, maar ook de
aanwezige hoeveelheid van deze enzymen
o Epigenetica regelt voornamelijk expressieniveaus
→ heel sterke links tussen genetische SNP’s en
epigenetische veranderingen
 Genetica en epigenetica kunnen niet helemaal
ontkoppeld worden, want vaak een combinatie van
SNP’s met epigenetische kenmerken om een ziekte
te ontwikkelen
 Het aantal genen geeft geen weergave van complexiteit van het organisme
o Expressie van genen wordt gedetermineerd door genetische modificaties en SNP’s,
maar ook nog extra lagen bovenop van epigenetica
 DNA modificaties, chromatine modificaties en hogere orde structuren

Geschiedenis
 Het ontstaan van epigenetica komt historisch door een aantal observaties die niet
thuisgebracht kunnen worden in klassieke genetica
o Genetisch gezien kan mutatie niet geïdentificeerd worden specifiek voor één ziekte
 Oorsprong (paternaal/maternaal) kan bepalen welk syndroom of fenotype je
kan hebben
 Aristoteles gaf paternalistische filosofie: alle informatie om mens te vormen zit in de
zaadcellen → in zaadcellen zit klein mens, die voedingsstoffen uit eicel gebruikt om uit te
groeien naar een volwaardig embryo
 Antonie van Leeuwenhoek ontdekte primitieve microscoop
o Ontdekt zo progressieve ontwikkeling van features
o Onderzoek van primitieve kippeneieren maakte duidelijk dat kip al veel
morfologische veranderingen kent voor de vorm van de kip te herkennen valt

,  Mendel ontdekt heritabiliteit fenotypische eigenschappen
o Duidelijk voorbeelden terug te vinden bij bloemen: dominante en recessieve
kenmerken
 Kijken hoeveel van kenmerk wordt overgeërfd
 Indien twee kenmerken aanwezig zijn, hoe dicht liggen deze bij
elkaar op een chromosoom
 Lamarck en Darwin ontdekten environmental adaptation en survival of the fittest
o Evolutie van kenmerken is afhankelijk van de omgeving
 Darwin geeft aan dat alle nieuwe kenmerken accidentele random mutaties
zijn → enkel dieren die toevallig de juiste kenmerken hebben om te
overleven in bepaalde omgeving, zullen zichzelf kunnen voortplanten
→ op deze manier worden bepaalde adaptaties doorgegeven
o Omgeving zal echter wel de overleving van kenmerken beïnvloeden, maar evolutie
zal altijd een positieve stap zijn
 Positieve effecten hebben meer kans om overgeërfd te worden dan
negatieve effecten, doordat negatieve sterfte zal induceren
 Conrad Waddington ontdekte dat bevruchte eicel zich in totipotente toestand bevind
o Tijdens embryogenese zal totipotentie afnemen en wordt differentiatietoestand
opgelegd
 Vroeger dacht men dat dit irreversibel was, maar nu weet men dat
epigenetica reversibel is → basis voor stamceltechnieken
 Gedifferentieerde cellen terug dedifferentiëren naar pluripotente cel
om dan nadien terug te differentiëren naar een andere cel

Genetische structuur
 Niet geheel een dubbele helix te zien, maar wel parelsnoerstructuren
o Nucleosomen zijn octameren (8 histonen verstrengeld met elkaar) die kleine
magneetjes vormen met kleine antennes = histonstaarten
 Afhankelijk van post-translationele modificaties van histonstaarten gaat de
compactheid van DNA-vezels bepaald worden
 Compactheid van genen zal diens activiteit veranderen
 Niet veel vrijheden in nucleus → compartimentalisatie om genexpressie heel doeltreffend te
laten doorgaan in transmissiefactories
o Vaak verzameling van DNA contacten = TAD = topological associated domains
 Indien er fouten in de grenzen (boundaries) aanwezig zijn, zal er een fout
optreden in celdifferentiatie
→ kan aanleiding geven tot bepaalde ziektes
o Hoe dichter bij de nucleaire lamines vinden we lamine associated domains = LAD
 Nog compacter, wat maakt dat indien er defecten in laminestructuur zijn er
vele chromatinedefecten aanwezig kunnen zijn
→ DNA kan niet goed meer opvouwen → veel DNA schade en snelle
verouderingssymptomen