אפיגנטיקה היא תחום בביולוגיה שחוקר את ההשפעות הסביבתיות על תכונות (פנוטיפ) שקורות בלי שינוי בחומר התורשתי (גנוטיפ). יש כמה מנגנונים שאחראים לכך. אחד מהם הוא שינויים בקיפול הדנ"א, שחושף אזורים מסוימים לשעתוק וחוסם אזורים אחרים. השינוי בקיפול נגרם משינויים סביבתיים כמו לחץ, מזג אוויר, תזונה ועוד.
הסרטון שלפנינו מסביר על המנגנון המולקולרי שאחראי על המנגנון הזה. תרגום והסברים מופיעים בהמשך העמוד.
הסרטון הופק במסגרת פרויקט Learn Genetics של אוניברסיטת יוטה בארה"ב.
הדנ"א מכיל את ההוראות לבניית כל האיברים בגוף, אך הקוד שמוצפן בו הוא רק חצי מהסיפור. הדנ"א בגופנו מלופף סביב חלבונים שנקראים "היסטונים". גם הדנ"א וגם ההיסטונים מכוסים בסמנים כימיים, כמו קבוצות מתיל ואצטיל. השכבה השנייה של המבנה נקראת "אפיגנום" והיא זאת שמעצבת את המבנה הפיזי של הגנום. האפיגנום עוטף בצורה הדוקה גנים לא פעילים ומונע את השעתוק שלהם, ואילו באזורים של גנים פעילים הוא משתחרר ומאפשר להם להשתעתק.
גנים שונים מתבטאים בסוגים שונים של תאים. הדנ"א עצמו נשאר קבוע לכל החיים, אך האפיגנום שמכסה אותם גמיש הרבה יותר. סמנים אפיגנטים מגיבים לאותות סביבתיים כמו תזונה ולחץ (עקה), כך שהאפיגנום מבקר גנים מסוימים בתגובה לשינויים שחלים בסביבה.
מעבר לזה קיימים מנגנונים נוספים שמבקרים את ביטוי הגנים. אחד מהם נקרא "RNA מפריע" (RNAi) – מנגנון שבו מקטעי גנים שמקודדים הפוך משועתקים ליצירת רצפי RNA משלימים שמעכבים את הביטוי של גנים מסוימים.
מנגנון נוסף הוא החתמה גנטית – שמאפשר ביטוי של גן רק בעותק שהגיע מאחד ההורים (תלוי בגן). אותו אלל (צורה של גן) מסומן בתא הזרע או היצית, עוד לפני ההפריה, ואחריה הוא מתבטא על חשבון הבן זוג שלו בכרומוזום המקביל לו. למנגנון הזה יש חשיבות רבה בהתפתחות העוברית, ושיבושים בו גורמים להפרעות ולמחלות.
מלכה (במרכז) ופועלות בכוורת. ביטוי גנים ייחודי | צילום: ויקיפדיה
אחת הדוגמאות הקיצוניות ביותר לאפיגנטיקה היא כוורת הדבורים. אצל הדבורים לכל הפועלות בכוורת יש אותו דנ"א בדיוק. כשבוקעת דבורה שמיועדת להיות מלכה, היא מוזנת במזון שונה שנקרא "מזון מלכות" וגדלה בתא גדול יותר מאחריותיה. וכך, אף על פי שהיא זהה גנטית לפועלות שבכוורת, היא מתפתחת אחרת לגמרי מהן וגם נראית ומתנהגת אחרת.
ארז גרטי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
