Genen en epigenen

Het bouwplan van een organisme staat in zijn of haar DNA vast na de versmelting van de eicel met de zaadcel.Alle cellen die door celdeling uit deze bevruchte eicel (zygote) ontstaan hebben exact dezelfde genen, omdat ze feitelijk klonen zijn van deze zygote.

Maar wat vreemd is: na een bepaalde tijd gaan de diverse klonen zich anders ontwikkelen. Er onstaan fenotypische verschillen tussen genetisch exact dezelfde cellen. Deze fenotypische verschillen onstaan door verschillen in genexpressie bij de verschillende cellen. Genexpressie is niet meer of minder dan het de-activeren van bepaalde delen van het genoom. Stukken DNA worden onleesbaar gemaakt voor de celkern. Doordat sommige stukken DNA (genen) onleesbaar worden gemaakt verliest een cel eigenschappen.

 Het epigenoom, de link naar het milieu

Cellen en mensen worden beinvloed door hun omgeving. Het fenotype van een cel, of organisme wordt bepaald door genetische aanleg en invloeden van het milieu. Het zijn de invloeden van het milieu die bepaalde genen aanzetten, of juist uitschakelen. Door delen van het DNA te methyleren zijn sommige genen onleesbaar geworden voor de celkern. Deze eigenschappen “verdwijnen” dan voor de cel. Het is deze gewijzigde genexpressie die onder andere zorgt voor specialisatie van cellen.

Directe invloeden vanuit het milieu van de cel kunnen zijn: medicatie, drugs, chemicaliën, andere cellen, de plek in de baarmoeder. Indirecte invloeden op de genexpressie van de cel zijn factoren als: liefde die je ontvangt van je ouders, schouderklopjes van je docent, stress, voedingspatroon, sporten en de hoeveelheid uren slaap die je per nacht hebt. Al deze invloeden hebben invloed op het epigenoom van de cel en dus de genexpressie. Het epigenoom wordt ook wel bovengenoom genoemd. Het is het besturingssysteem van het genoom. Het besturingssysteem van het DNA. Het bestuurt het DNA onder andere door delen van het DNA te methyleren (methylering) of door het DNA heel strak te condenseren rondom histonen (eiwitten) (histon-aanpassingen). Door beide aanpassingen is het erfelijk materiaal niet meer bereikbaar voor de eiwitmachinerie. Ook kan het epigenoom ervoor zorgen dat geproduceerde codes voor de productie van een eiwit worden afgebroken (m-RNA degradatie) en het gen dus ook geen product kan maken. In de onderstaande twee afbeeldingen zie je hoe het genexpressie reguleert.

In de onderstaande video is de klassikale uitleg van bovenstaande les te bekijken

Volgens Dawkins vormen de genen (het genoom) het organisme zo dat deze genen zelf een zo’n groot mogelijke kans hebben om in de toekomst te geraken. Volgens Dawkins zijn de organismen slechts verpakkingsmateriaal voor het DNA en is het DNA de tijdreiziger. Deze tijdsreis stopt op het moment dat het genoom niet meer in staat is een succesvol organisme te creëeren. In zijn boek “De zelfzuchtige genen“ legt Dawkins op zijn eigen, humoristische en duidelijke manier uit hoe hij denkt dat onze genen als een soort van opperwezens onze lichamen manipuleren.

Het is echter ook bekend dat niet alleen het DNA bepaalt hoe succesvol een organisme is. Er is ook nog zoiets als invloeden van het milieu. Beide hebben invloed op de ontwikkeling van het organisme. Hoe het organisme er uiteindelijk uit zal komen te zien is de optelsom van erfelijke factoren en het milieu (Nature of nurture). Dat de natuur invloed heeft op een organisme wisten we natuurlijk allang. Men weet al een eeuwigheid dat je voldoende fruit moet eten, op tijd naar bed moet, geen alcohol of drugs moet gebruiken en een appel moet wassen voordat je deze eet. Ook is allang bekend dat liefde goed voor het individu is en stress slecht. Maar hoe kan dat nu? Hoe is het mogelijk dat deze invloeden vanuit het milieu zo’n invloed op ons hebben ? Hoe oefenen deze uitwendige factoren invloed uit op ons welzijn, op onze vorming? Sinds een aantal jaren denkt men te weten hoe deze “nurture” onze “nature” beinvloedt. Het milieu beinvloedt ons epigenoom. Het epigenoom, ook wel bovengenoom genoemd, kan je zien als het besturingssysteem van de genen.  

Eeneiige tweelingen, die genetisch identiek zijn, lijken in hun vroege leven heel veel op elkaar, maar als de jaren verstijken worden de verschillen zichtbaar. Dit komt natuurlijk omdat de milieucomponent van deze tweelingen niet exact gelijk zijn. Nature is gelijk, nurture is ongelijk. En aangezien het milieu invloed heeft op het epigenoom moeten eeneiige tweelingen na verloop van tijd een ander epigenoom hebben en dus een ander besturingssysteem van hun DNA. Na verloop van tijd blijft het DNA wel hetzelfde, maar het functioneert anders. Door het epigenoom worden genen aan- en uitgezet. Dit is de invloed van het milieu. Onderstaande film gaat over het fenomeen epigenoom.

Op de website staan meer artikelen over het epigenoom. Gebruik de zoekfunctie onderaan de startpagina en geef als zoekterm op: epigenoom