Epigenetikk handler om endringer i genaktivitet som ikke endrer selve DNA-sekvensen. Kjemiske merker på DNA og proteinene det er pakket rundt, kan påvirke hvilke gener cellen bruker. Noen slike mønstre kan videreføres ved celledeling. Epigenetiske mekanismer er viktige i normal utvikling og kan også påvirkes av miljøet.
Hva er epigenetikk?
Tenk på DNA-et ditt som en kokebok. Hver oppskrift i boken er et gen. Epigenetikk er som små klistrelapper på sidene. Noen lapper sier «bruk denne oppskriften ofte!», andre sier «ikke bruk denne akkurat nå». Oppskriftene endres ikke. Det er klistrelappene som styrer hvilke oppskrifter som faktisk blir lest og brukt.
Klistrelappene illustrerer to sider ved epigenetikk. De fleste kroppsceller har i utgangspunktet samme DNA, men en levercelle og en nervecelle bruker forskjellige deler av det. Epigenetiske merker bidrar til denne arbeidsdelingen, og mange merker kan videreføres når celler deler seg. Miljøfaktorer som kosthold, fysisk aktivitet og stress kan også påvirke epigenetiske mønstre.
Videreføring ved celledeling er noe annet enn arv mellom generasjoner. Det første er godt dokumentert og skjer i kroppen din hele tiden. Det andre, at epigenetiske endringer går fra foreldre til barn, er langt mer usikkert hos mennesker. Mer om det lenger ned.
Et tenkt eksempel: Jens og høyden
Se for deg Jens. Foreldrene hans er høye, og han arver genvarianter som gir gode forutsetninger for å bli høy. Men i barndommen får han for lite mat og næring, og han ender opp lavere enn familiebakgrunnen skulle tilsi. Eksempelet viser samspillet mellom arv og miljø: genene setter rammene, miljøet påvirker hvor mye av potensialet som realiseres. Nøyaktig hvilke mekanismer som formidler miljøeffekten i et slikt tilfelle, deriblant om og hvordan epigenetikk bidrar, er et eget forskningsspørsmål.
Tre viktige mekanismer bak epigenetikk
Vi ser nærmere på tre viktige mekanismer: DNA-metylering, histonmodifisering og regulering gjennom ikke-kodende RNA. Mekanismene kan virke sammen.
1. DNA-metylering
Ved DNA-metylering fester en metylgruppe, en liten kjemisk gruppe, seg til DNA-et. Virkningen avhenger av hvor på genet metyleringen skjer, men metylering i genets promotorområde, området der avlesningen starter, henger ofte sammen med lavere genaktivitet. Da blir det vanskeligere å lese av genet i gentranskripsjonen, altså prosessen der informasjonen i DNA-et kopieres til RNA som første steg i proteinsyntesen.
I psykologi undersøker forskere blant annet sammenhenger mellom tidlige belastninger, DNA-metylering og kroppens stressrespons. Slike sammenhenger betyr ikke automatisk at metyleringen er årsaken til en senere reaksjon. Virkningen avhenger blant annet av hvilket gen og hvilken celletype vi undersøker.
2. Histonmodifisering
DNA-et i cellene dine er pakket rundt proteiner som kalles histoner. Histonmodifisering betyr at kjemiske merker, for eksempel acetylgrupper eller metylgrupper, festes til histonproteinene. Merkene påvirker hvor tett DNA-et pakkes rundt histonene, og dermed hvor tilgjengelig det er for avlesning.
Tenk på det som å lese en tekst på et ark. Ligger arket flatt, er teksten lett å lese. Er arket krøllet hardt sammen, blir det nesten umulig. På samme måte er løst pakket DNA lett å lese av, mens tett pakket DNA er vanskelig eller umulig å lese av for cellens avlesningsmaskineri.
3. Ikke-kodende RNA: RNA-interferens som eksempel
Ikke-kodende RNA er RNA som ikke brukes som oppskrift på et protein. Noen slike RNA-molekyler påvirker kromatinet, altså DNA-et og proteinene det er pakket rundt. Andre regulerer mRNA etter at genet er lest av. RNA-interferens (RNAi) er et eksempel: små RNA-molekyler kan bidra til at et bestemt mRNA brytes ned eller brukes mindre til proteinproduksjon. RNAi er en reguleringsprosess; ikke all slik regulering regnes som epigenetisk arv.
Se for deg et brev med en oppskrift. Hvis brevet brytes ned, eller mottakeren hindres i å bruke det, lages det mindre av produktet. Slik kan RNA-interferens redusere mengden av et bestemt protein.
De tre mekanismene sammenlignet
| Sammenligning | DNA-metylering | Histonmodifisering | Ikke-kodende RNA: RNA-interferens som eksempel |
|---|---|---|---|
| Hva skjer? | En metylgruppe fester seg til DNA-et | Kjemiske merker på histonene endrer hvor tett DNA-et pakkes | Et bestemt mRNA brytes ned eller brukes mindre |
| Hvilket steg påvirkes? | Transkripsjon (avlesning av genet) | Transkripsjon (avlesning av genet) | mRNA-stabilitet og translasjon (proteinproduksjon) |
| Typisk resultat | Ofte lavere genaktivitet, avhengig av hvor metyleringen skjer | Genet blir lettere eller vanskeligere å lese av | Mindre protein produseres fra det aktuelle mRNA-et |
Hva har mekanismene felles?
Alle de tre mekanismene påvirker hvilke proteiner som produseres i cellene. Proteiner styrer mange av kroppens funksjoner. Derfor kan epigenetikk påvirke hvordan kroppen utvikler seg og reagerer på miljøet. Mekanismene inngår både i normal utvikling og i kroppens respons på miljøpåvirkning.
Kan epigenetiske endringer arves?
At epigenetiske merker kan videreføres ved celledeling, er godt dokumentert. Et annet spørsmål er om miljøutløste endringer kan overføres gjennom kjønnscellene til flere generasjoner. Det meste av merkene nullstilles under dannelsen av kjønnsceller og tidlig fosterutvikling. Arv av epigenetiske endringer over generasjoner er dokumentert hos planter og enkelte dyr. Hos mennesker er dokumentasjonen mer usikker: felles gener, miljø og direkte påvirkning av fosteret gjør det vanskelig å skille forklaringene.
Kan epigenetiske endringer reverseres?
Ja, noen epigenetiske merker kan fjernes eller endres, mens andre er stabile over lang tid. Det er en forskjell fra en endring i selve DNA-sekvensen. Forskere undersøker blant annet hvordan miljø og levevaner henger sammen med epigenetiske mønstre. Dette betyr ikke at du kan velge å reversere bestemte merker gjennom en enkel livsstilsendring.
Vanlige spørsmål om epigenetikk
Er epigenetikk det samme som en mutasjon?
Endrer epigenetikk DNA-et mitt?
Hvorfor er epigenetikk viktig i psykologi?
Hvilken epigenetisk mekanisme er viktigst?
Lær mer om epigenetikk
Vil du gå dypere? Se videoleksjonen Hva er epigenetikk i kurset Innføring i biologisk psykologi og genetikk Vi har også en egen artikkel om nevrotransmittere, hjernens signalstoffer.
PSY1123, PSYK4123
Innføring i biologisk psykologi og genetikk – NTNU
Kort oppsummert
Epigenetikk handler om regulering av genaktivitet uten å endre DNA-sekvensen. DNA-metylering og histonmodifisering kan påvirke hvor lett et gen leses av. Ikke-kodende RNA kan også bidra til regulering, både gjennom kromatin og gjennom påvirkning av mRNA. Mange epigenetiske mønstre kan videreføres ved celledeling. Dette må skilles fra arv av miljøutløste endringer mellom generasjoner.
