Epigenetics: What is it? And why is it important?

 مقدمة:

**علم الوراثة فوق الجينية** هو دراسة التغيرات في التعبير الجيني التي لا تنطوي على تعديلات في تسلسل الحمض النووي نفسه. يمكن أن تتأثر هذه التعديلات بمجموعة متنوعة من العوامل، مثل البيئة ونمط الحياة والنظام الغذائي، والتي يمكن أن تؤثر على كيفية تشغيل الجينات أو إيقاف تشغيلها. في حين يوفر الكود الجيني الخاص بك المخطط التفصيلي، تحدد الآليات فوق الجينية كيفية استخدام هذا المخطط التفصيلي.

تكمن أهمية علم الوراثة فوق الجينية في قدرته على تفسير كيف يمكن أن تؤدي التسلسلات الجينية المتطابقة إلى نتائج مختلفة. هذا المجال مهم لفهم أمراض مثل السرطان والاضطرابات العصبية والحالات الأيضية، فضلاً عن دور التأثيرات البيئية على الصحة.

طالع :

التغذية وأمراض المفاصل : دليلك الشامل

الجينوم البشري : الدليل الشامل

الوراثة فوق الجينية (Epigenetics): ماهي؟ وما أهميتها؟

**علم الوراثة فوق الجينية** هو مجال دراسة يستكشف كيف يمكن للعوامل الخارجية أو البيئية أن تؤثر على التعبير الجيني دون تغيير تسلسل الحمض النووي الأساسي. تتضمن هذه العملية الديناميكية تغييرات جزيئية تنظم كيفية تشغيل الجينات أو إيقاف تشغيلها، مما يؤثر على كيفية سلوك الخلايا وتطورها. هذه التغييرات موروثة، مما يعني أنه يمكن تمريرها عبر الأجيال، ولكنها قابلة للعكس أيضًا، مما يجعل علم الوراثة فوق الجينية نظامًا مرنًا لتنظيم الجينات.

 الآليات الرئيسية لعلم الوراثة فوق الجينية:

1. **ميثلة الحمض النووي**: تتضمن هذه العملية إضافة مجموعة ميثيل إلى الحمض النووي، عادةً عند قواعد السيتوزين، والتي يمكن أن تسكت أو تقلل من التعبير عن جينات معينة. غالبًا ما يحدث الميثلة في مناطق الجينوم المعروفة باسم *جزر CpG* وتلعب دورًا حاسمًا في إسكات الجينات أثناء التطور أو المرض.

2. **تعديل الهستونات**: الهستونات هي بروتينات يلتف حولها الحمض النووي لتكوين الكروماتين. التغيرات الكيميائية في الهستونات، مثل الأسيتلة أو الميثلة، يمكن أن تشد أو تخفف هذا الغلاف، وبالتالي التحكم في إمكانية الوصول إلى الجينات للنسخ. وهذا يحدد ما إذا كان الجين يتم التعبير عنه بنشاط أو قمعه.

3. **الحمض النووي الريبي غير المشفر**: يمكن لجزيئات الحمض النووي الريبي الصغيرة، مثل الحمض النووي الريبي الصغير، تنظيم التعبير الجيني عن طريق الارتباط بالحمض النووي الريبي الرسول (mRNA) ومنع ترجمته إلى بروتينات. هذه طبقة أخرى من التحكم داخل المشهد الجيني.

 علم الوراثة في الصحة والمرض:

- **التطور**:

 أثناء التطور الجيني، توجه الآليات الجينية الخلايا للتمايز إلى أنواع مختلفة من الأنسجة عن طريق التحكم في الجينات التي يتم التعبير عنها في أوقات محددة.

- **السرطان**: 

يمكن للتغيرات الجينية غير الطبيعية، مثل مثيلة الحمض النووي أو تعديل الهستون، أن تنشط الجينات السرطانية أو تسكت جينات قمع الورم، مما يساهم في تطور السرطان.

- **اضطرابات التمثيل الغذائي**: 

تم ربط التغيرات الجينية بحالات مثل السمنة ومرض السكري من النوع 2 وأمراض القلب والأوعية الدموية، وخاصة من خلال التأثيرات البيئية مثل النظام الغذائي ونمط الحياة.

- **الاضطرابات النفسية والعصبية التنكسية**: 

ترتبط التغيرات الجينية بقضايا الصحة العقلية مثل الاكتئاب والفصام ومرض الزهايمر. يمكن أن تحدث تغييرات في التعبير الجيني في الدماغ بسبب الإجهاد أو الصدمة أو عوامل بيئية أخرى.

علم الوراثة والتغذية:

التفاعل بين **علم الوراثة والتغذية** مهم بشكل خاص لأن بعض العناصر الغذائية يمكن أن تؤثر على التعبير الجيني. على سبيل المثال:

- **حمض الفوليك وفيتامين ب 12 والكولين**: تشارك هذه العناصر الغذائية في عمليات مثيلة الحمض النووي ويمكن أن تؤثر على التعبير الجيني. يمكن أن تؤدي الأنظمة الغذائية التي تفتقر إلى هذه العناصر الغذائية إلى تنظيم الجينات بشكل غير صحيح.

- **البوليفينولات**: توجد البوليفينولات في الأطعمة مثل الشاي الأخضر والزيتون، ومن المعروف أنها تعدل نشاط الهيستون وتؤثر على خطر الإصابة بأمراض معينة.

- **أحماض أوميجا 3 الدهنية**: يمكن لهذه الدهون تغيير التعبير عن الجينات المشاركة في الالتهاب، وبالتالي تلعب دورًا في الوقاية من الأمراض المزمنة مثل أمراض القلب.

 الوراثة فوق الجينية:

يمكن أن تنتقل التغيرات فوق الجينية عبر الأجيال، مما يعني أن التعرضات البيئية التي يتعرض لها الآباء أو حتى الأجداد (مثل النظام الغذائي أو السموم أو الإجهاد) يمكن أن تؤثر على أنماط التعبير الجيني لأحفادهم. وهذا يثير آثارًا مهمة على كيفية تأثير عوامل نمط الحياة على النتائج الصحية طويلة الأجل ليس فقط في الأفراد ولكن أيضًا في ذريتهم.

باختصار، يكشف **علم الوراثة فوق الجينية** أن جينومنا ديناميكي للغاية ويمكن أن يتأثر بمجموعة واسعة من العوامل البيئية ونمط الحياة. توفر هذه المعرفة إمكانات للطب الشخصي، حيث يمكن تصميم العلاجات والاستراتيجيات الوقائية لتتناسب مع الملف الوراثي الفريد للفرد.

فيما يلي معلومات أكثر تفصيلاً حول **علم الوراثة فوق الجينية** وأهميته في مجالات مختلفة:

آليات علم الوراثة فوق الجينية بالتفصيل:

1. **ميثلة الحمض النووي**: هذا هو أحد أكثر التعديلات فوق الجينية دراسة. غالبًا ما يؤدي إضافة مجموعات الميثيل إلى قواعد السيتوزين في الحمض النووي إلى قمع الجينات. ومع ذلك، فإن أنماط مثيلة الحمض النووي غير الطبيعية، مثل فرط مثيلة جينات قمع الورم، يمكن أن تؤدي إلى السرطان. وعلى العكس من ذلك، يمكن أن يؤدي نقص مثيلة الحمض النووي إلى تنشيط الجينات السرطانية. يمكن أن تتغير أنماط الميثيل أيضًا استجابة للشيخوخة والتعرضات البيئية والنظام الغذائي.

2. **تعديلات الهيستون**: تخضع الهيستونات لتعديلات كيميائية مختلفة، بما في ذلك الأسيتلة والمثيلة والفسفرة والأوبيكويتين. تنظم هذه التغييرات نشاط الجينات عن طريق تغيير بنية الكروماتين وجعل الحمض النووي أكثر أو أقل قابلية للوصول إلى عوامل النسخ. على سبيل المثال، تعمل أستلة الهيستون بشكل عام على تعزيز التعبير الجيني، في حين يمكن للمثيلة أن تنشط أو تقمع الجينات اعتمادًا على بقايا الأحماض الأمينية المحددة المعنية.

3. **إعادة تشكيل الكروماتين**: يلعب هيكل الكروماتين دورًا حاسمًا في التحكم في التعبير الجيني. تحدد التغييرات في إحكام لف الحمض النووي حول الهستونات ما إذا كانت الجينات متاحة لآلية النسخ. يمكن لمجمعات إعادة تشكيل الكروماتين تحريك النيوكليوزومات لكشف أو إخفاء تسلسلات الحمض النووي، مما يوفر طبقة أخرى من تنظيم الجينات.

 علم الوراثة في الشيخوخة:

تلعب الآليات فوق الجينية دورًا عميقًا في عملية الشيخوخة. مع تقدم الكائنات الحية في العمر، تقل مثيلة الحمض النووي العالمية، وقد تتعرض مواقع معينة لفرط مثيلة الحمض النووي، مما يساهم في تنشيط الأمراض المرتبطة بالعمر مثل السرطان، والتنكس العصبي، وأمراض القلب والأوعية الدموية. "الساعة فوق الجينية" هو مفهوم يشير إلى أنماط محددة من مثيلة الحمض النووي التي ترتبط بالعمر البيولوجي، مما يوفر علامة للتنبؤ بمتوسط ​​العمر المتوقع والأمراض المرتبطة بالعمر.

علم الوراثة فوق الجينية والتأثير البيئي:

يسمح علم الوراثة فوق الجينية للجينوم بالاستجابة للإشارات البيئية. عوامل مثل:

- **التلوث**: 

يمكن أن يؤدي التعرض للسموم البيئية إلى إحداث تغييرات فوق جينية، مما يؤدي إلى زيادة قابلية الإصابة بالأمراض، بما في ذلك أمراض الجهاز التنفسي والسرطانات.

- **ممارسة الرياضة**:

 يمكن أن يغير النشاط البدني التعبير الجيني من خلال الآليات فوق الجينية، وخاصة في الجينات المشاركة في الالتهاب وحساسية الأنسولين واستقلاب الدهون.

- **الإجهاد**:

 يؤثر الإجهاد المزمن على محور تحت المهاد - الغدة النخامية - الغدة الكظرية (HPA) ويمكن أن يؤدي إلى تغييرات فوق جينية طويلة الأمد، مما قد يساهم في اضطرابات الصحة العقلية مثل الاكتئاب والقلق.

 علم الوراثة فوق الجينية في الطب والمرض:

1. **السرطان**: تلعب التغيرات فوق الجينية، مثل مثيلة الحمض النووي وتعديلات الهيستون، دورًا رئيسيًا في ظهور السرطان وتطوره. يتم تطوير علاجات تهدف إلى عكس التغيرات الجينية (مثل مثبطات مثيلة الحمض النووي) لعلاج أنواع مختلفة من السرطان، بما في ذلك سرطان الدم والأورام الصلبة.

2. **اضطرابات التمثيل الغذائي**: ترتبط الآليات الجينية بالسمنة ومرض السكري من النوع 2 ومتلازمة التمثيل الغذائي. يمكن أن تؤثر التغيرات الجينية الناجمة عن النظام الغذائي على الجينات التي تنظم إنتاج الأنسولين وتخزين الدهون والتمثيل الغذائي.

3. **أمراض القلب والأوعية الدموية**: تؤثر التعديلات الجينية على الجينات المشاركة في التمثيل الغذائي للدهون والالتهابات ووظيفة بطانة الأوعية الدموية، وهي عوامل رئيسية في تطور أمراض القلب والأوعية الدموية مثل تصلب الشرايين وارتفاع ضغط الدم.

 علم الوراثة والطب الدقيق:

إن فهم الملف الجيني للشخص يسمح بنهج أكثر تخصيصًا للرعاية الصحية. على سبيل المثال، يتم تطوير علاجات السرطان لاستهداف التعديلات الجينية الخاصة بأنواع معينة من الأورام، مما يسمح بعلاج أكثر فعالية مع آثار جانبية أقل. في مجال الطب النفسي، يكشف البحث في علم الوراثة فوق الجينية كيف يمكن للإجهاد والصدمات وحتى البيئات الاجتماعية أن تسبب تغييرات طويلة الأمد في التعبير الجيني، مما يفتح مسارات جديدة للتدخل العلاجي.

 علم الوراثة فوق الجينية وأصول النمو للصحة والمرض (DOHaD):

تلعب التعديلات فوق الجينية دورًا حاسمًا في وقت مبكر من الحياة، حيث يمكن للعوامل البيئية مثل التغذية الأمومية والإجهاد والتعرض للسموم أن يكون لها تأثيرات طويلة الأمد على صحة النسل. هذا هو الأساس لفرضية **أصول النمو للصحة والمرض (DOHaD)**، والتي تشير إلى أن التغيرات فوق الجينية في وقت مبكر من الحياة يمكن أن تجعل الأفراد أكثر عرضة لأمراض مثل مرض السكري وأمراض القلب والأوعية الدموية والسمنة في وقت لاحق من الحياة.

 10 أنواع للتغذية العلاجية 

التغذية وأمراض القلب:100 سؤال وجواب

 علم الوراثة فوق الجينية في الخصوبة والتكاثر:

يمكن أن تؤثر التغيرات فوق الجينية على الخصوبة من خلال التأثير على الجينات المشاركة في العمليات الإنجابية، مثل إنتاج الحيوانات المنوية وجودة البويضة. علاوة على ذلك، تلعب التعديلات الجينية أثناء التطور الجيني المبكر دورًا حاسمًا في تحديد تمايز الخلايا الجذعية إلى أنواع مختلفة من الأنسجة، مما يؤثر على صحة النسل المستقبلي.

 العلاجات الجينية:

العلاجات التي تستهدف الآليات الجينية هي مجال ناشئ في - مثبطات ميثيل ترانسفيراز الحمض النووي: تستخدم في علاج السرطان لإزالة الميثيل وإعادة تنشيط الجينات الكابتة للورم.

- مثبطات هيستون دي أسيتيليز: تهدف إلى تعزيز التعبير عن الجينات التي قد تقمع نمو الورم أو تعزز التمايز الخلوي.

- التحرير الجيني القائم على كريسبر/كاس9: تسمح هذه التقنية للعلماء باستهداف تعديلات جينية محددة لتنشيط أو إسكات الجينات دون تغيير تسلسل الحمض النووي الأساسي، مما يوفر أداة واعدة للعلاج الجيني.

أسئلة شائعة حول علم الوراثة الفوقية أو فوق الجينية (Epigenetics)

فيما يلي **30 سؤالاً وإجابة حصرية ومفصلة حول علم الوراثة فوق الجينية**، تتناول جوانب مختلفة من هذا المجال:

### 1. **ما هو علم الوراثة فوق الجينية؟**

**الإجابة**: يشير علم الوراثة فوق الجينية إلى التغيرات في التعبير الجيني التي لا تنطوي على تغييرات في تسلسل الحمض النووي. تتأثر هذه التغييرات بالعوامل البيئية وأسلوب الحياة والمحفزات الخارجية الأخرى.

### 2. **كيف يختلف علم الوراثة فوق الجينية عن علم الوراثة؟**

**الإجابة**: يتضمن علم الوراثة تسلسل الحمض النووي الموروث، بينما يتضمن علم الوراثة فوق الجينية تعديلات تنظم التعبير الجيني دون تغيير الحمض النووي نفسه.

### 3. **ما هي الآليات الرئيسية للتنظيم فوق الجينية؟**

**الإجابة**: تشمل الآليات الرئيسية مثيلة الحمض النووي وتعديلات الهيستون وإعادة تشكيل الكروماتين، والتي تؤثر جميعها على نشاط الجينات.

### 4. **كيف تعمل عملية ميثلة الحمض النووي؟**

**الإجابة**: تتضمن عملية ميثلة الحمض النووي إضافة مجموعة ميثيل إلى قاعدة السيتوزين في الحمض النووي، مما يؤدي عادة إلى قمع التعبير الجيني.

### 5. **ما الدور الذي تلعبه الهستونات في علم الوراثة فوق الجينية؟**

**الإجابة**: الهستونات هي بروتينات يلتف حولها الحمض النووي. وتنظم تعديلاتها الكيميائية (مثل الأسيتلة والمثيلة) إمكانية الوصول إلى الجينات والتعبير عنها.

### 6. **ما هي عملية إعادة تشكيل الكروماتين؟**

**الإجابة**: تشير عملية إعادة تشكيل الكروماتين إلى التغييرات الديناميكية في بنية الكروماتين التي تسمح أو تقيد الوصول إلى مناطق معينة من الحمض النووي للنسخ.

### 7. **هل يمكن توريث التغييرات فوق الجينية؟**

**الإجابة**: نعم، يمكن أن تنتقل بعض التغييرات فوق الجينية من جيل إلى جيل، على الرغم من أن هذا لا يزال موضوعًا للبحث الجاري.

 كل مايتعلق بالتغذية وأمراض الكبد

الجينوم والتغذية :كيف تتأثر وتتفاعل الجينات مع الغذاء؟

### 8. **ما هو دور علم الوراثة فوق الجينية في السرطان؟**

**الإجابة**: يمكن أن تؤدي التغيرات فوق الجينية إلى تنشيط الجينات السرطانية أو قمع جينات قمع الورم، مما يساهم في تطور السرطان.

### 9. **كيف تؤثر العوامل البيئية على علم الوراثة فوق الجينية؟**

**الإجابة**: يمكن أن تؤدي العوامل البيئية مثل التلوث والنظام الغذائي والإجهاد والسموم إلى تعديلات فوق جينية تغير التعبير الجيني.

### 10. **ما هي الساعة فوق الجينية؟**

**الإجابة**: الساعة فوق الجينية هي طريقة تستخدم لقياس العمر البيولوجي بناءً على أنماط مثيلة الحمض النووي، والتي ترتبط بالشيخوخة.

### 11. **كيف يؤثر النظام الغذائي على التغيرات فوق الجينية؟**

**الإجابة**: يمكن للعناصر الغذائية والمركبات النشطة بيولوجيًا في الطعام تعديل العلامات فوق الجينية، مما يؤثر على الجينات المرتبطة بالتمثيل الغذائي والالتهابات وخطر الإصابة بالأمراض.

100 سؤال وجواب حول أساسيات تغذية المرأة

التغذية و السرطان : الدليل الشامل

15 مرضا جلديا مرتبط بالتغذية

### 12. **ما الدور الذي تلعبه التغيرات الجينية في الصحة العقلية؟**

**الإجابة**: يمكن أن تؤثر التغيرات الجينية على وظائف المخ وقد ارتبطت بحالات مثل الاكتئاب والقلق والفصام.

### 13. **هل يمكن أن يسبب الإجهاد تغييرات جينية؟**

**الإجابة**: نعم، يمكن أن يؤدي الإجهاد المزمن إلى إحداث تعديلات جينية تؤثر على الجينات المشاركة في الاستجابة للإجهاد واضطرابات الصحة العقلية.

### 14. **كيف تؤثر التمارين الرياضية على التغيرات الجينية؟**

**الإجابة**: يمكن أن يؤدي النشاط البدني المنتظم إلى تغييرات جينية مفيدة، مثل تحسين حساسية الأنسولين وتقليل الالتهاب.

### 15. **ما هي العلاقة بين التغيرات الجينية والسمنة؟**

**الإجابة**: يمكن للتغيرات الجينية تنظيم الجينات المشاركة في الشهية وتخزين الدهون واستقلاب الطاقة، مما يساهم في خطر السمنة.

### 16. **كيف تؤثر علم الوراثة فوق الجينية على الشيخوخة؟**

**الإجابة**: تتراكم التعديلات فوق الجينية بمرور الوقت، مما قد يؤثر على عملية الشيخوخة والتعرض للأمراض المرتبطة بالعمر.

### 17. **ما هي إنزيمات إزالة الأسيتيل الهيستونية (HDACs)؟**

**الإجابة**: إنزيمات إزالة الأسيتيل الهيستونية هي إنزيمات تعمل على إزالة مجموعات الأسيتيل من الهيستونات، مما يؤدي عادة إلى تكاثف الكروماتين وقمع الجينات.

### 18. **ما هو دور علم الوراثة فوق الجينية في الأمراض العصبية؟**

**الإجابة**: يمكن أن تؤثر التغيرات فوق الجينية على الجينات المشاركة في التطور العصبي والوظيفة، مما يساهم في أمراض مثل الزهايمر وباركنسون والتوحد.

### 19. **هل يمكن استخدام علم الوراثة فوق الجينية في الطب الدقيق؟**

**الإجابة**: نعم، يمكن أن يساعد فهم الملف الوراثي فوق الجيني للفرد في تصميم علاجات لأمراض مثل السرطان، من خلال استهداف تعديلات وراثية فوق جينية محددة.

### 20. **كيف تعمل الأدوية الوراثية فوق الجينية؟**

**الإجابة**: يمكن للأدوية الوراثية فوق الجينية، مثل مثبطات ميثلة الحمض النووي ومثبطات إزالة أسيتيل الهيستون، عكس إسكات الجينات أو تنشيطها بشكل غير طبيعي في أمراض مثل السرطان.

### 21. **ما هو دور علم الوراثة فوق الجينية في التطور؟**

**الإجابة**: تنظم الآليات الوراثية فوق الجينية تمايز الخلايا الجذعية أثناء التطور الجنيني، وتحديد مصير الخلايا وتكوين الأنسجة.

### 22. **كيف يؤثر التدخين على التغيرات الوراثية فوق الجينية؟**

**الإجابة**: يؤدي التدخين إلى تغييرات في ميثلة الحمض النووي يمكن أن تؤثر على الجينات المرتبطة بوظيفة الرئة والاستجابة المناعية وخطر الإصابة بالسرطان.

### 23. **هل يمكن عكس التغيرات الجينية؟**

**الإجابة**: بعض التغيرات الجينية قابلة للعكس، وخاصة من خلال تغييرات نمط الحياة أو العلاجات الطبية المستهدفة.

### 24. **ما هو التحرير الجيني القائم على كريسبر؟**

**الإجابة**: التحرير الجيني القائم على كريسبر يتضمن استخدام نظام CRISPR/Cas9 لاستهداف وتعديل علامات وراثية محددة دون تغيير تسلسل الحمض النووي.

### 25. **ما أهمية علم الوراثة فوق الجينية في الصحة الإنجابية؟**

**الإجابة**: يمكن أن تؤثر التغيرات فوق الجينية على الخصوبة والتطور الجنيني وقد تؤثر على صحة الأجيال القادمة.

### 26. **كيف ترتبط علم الوراثة فوق الجينية بأمراض المناعة الذاتية؟**

**الإجابة**: يمكن للتعديلات فوق الجينية أن تؤدي إلى خلل في تنظيم جينات الجهاز المناعي، مما يؤدي إلى أمراض المناعة الذاتية مثل الذئبة والتهاب المفاصل الروماتويدي.

### 27. **ما هو دور الحمض النووي الريبي غير المشفر في علم الوراثة فوق الجينية؟**

**الإجابة**: يمكن للحمض النووي الريبي غير المشفر، مثل microRNAs، تنظيم التعبير الجيني من خلال التفاعل مع الكروماتين والتأثير على التعديلات فوق الجينية.

### 28. **ما هي المؤشرات الحيوية الجينية؟**

**الإجابة**: المؤشرات الحيوية الجينية هي أنماط محددة لمثيلة الحمض النووي أو تعديلات الهيستون المستخدمة لتشخيص أو توقع خطر الإصابة بالأمراض.

### 29. **كيف يؤثر استهلاك الكحول على علم الوراثة الجينية؟**

**الإجابة**: يمكن أن يسبب الكحول تغييرات في مثيلة الحمض النووي، مما يؤثر على الجينات المشاركة في وظائف الكبد، والتمثيل الغذائي، والإدمان.

### 30. **ما هي إمكانات علم الوراثة الجينية في العلاج الجيني؟**

**الإجابة**: يمكن استهداف التعديلات الجينية في العلاج الجيني لتنشيط أو إسكات جينات معينة، مما يوفر طرقًا جديدة لعلاج الأمراض الوراثية والمكتسبة.

تغطي هذه الأسئلة والأجوبة مجموعة واسعة من المواضيع في علم الوراثة الجينية، وتوفر المعرفة الأساسية والبصيرة في كيفية تأثير آليات علم الوراثة الجينية على الصحة والمرض.

 خلاصة:

وفي الختام، يسد علم الوراثة الجينية الفجوة بين الجينات والبيئة، ويشرح كيف يمكن للعوامل الخارجية أن يكون لها تأثيرات دائمة على التعبير الجيني والصحة. إن التطبيقات المحتملة لعلم الوراثة الجينية في الطب الشخصي والوقاية من الأمراض والعلاج واسعة النطاق، ويستمر البحث الجاري في الكشف عن رؤى جديدة حول كيفية استجابة جينومنا للعالم من حولنا.

 قد يعجبك: