เราเปลี่ยน genetic ไม่ได้ แต่มาเปลี่ยน epigenetic ให้ดีขึ้นกันเถอะ

สวัสดีครับ ในวันนี้หมอจะมาเล่าให้ฟังเกี่ยวกับเรื่องของ epigenetic หรือภาวะนอกเหนือจากพันธุกรรม เนื่องจากหลายๆท่านคงเคยที่จะได้ยินกันมาบ้างแล้วว่า epigenetic นั้นส่งผลต่อสุขภาพได้ และสามารถปรับแต่งได้ตาม life style ที่เปลี่ยนไป วันนี้หมอจะมาเล่าให้ฟังครับ ว่าแท้จริงแล้วคำว่า epigenetic มันคืออะไรกันแน่

ก่อนที่เราจะไปเรื่องของ Epigenetic เราจะต้องรู้จักกับ genetic(DNA) รวมไปถึงการแสดงออกของยีน(gene expresion) กันเสียก่อน นั่นก็คือจากความเชื่อตามหลักชีวะวิทยาระดับโมเลกุล(central dogma molecular biology) ยีนเป็นส่วนของดีเอ็นเอที่สามารถถอดรหัสต่อไปเป็นอาร์เอ็นเอนำรหัส(messenger RNA) และแปลรหัสต่อไปเป็นโปรตีน ซึ่งโปรตีนนี้เองจะมีความหลากหลายมาก โปรตีนที่เรียงร้อยต่อสายกันไปแต่ละรูปแบบ จะถูกออกแบบมาเพื่องานที่เฉพาะต่างๆกันออกไป ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติและหน้าตาของโปรตีนเหล่านั้น เช่นไปเป็นน้ำย่อย ไปเป็นกล้ามเนื้อ ไปเป็นเล็บ เป็นต้น

หากเราทราบในจุดนี้แล้ว สรุปโดยย่อก็คือรหัสของ DNA จะเป็นต้นแบบของการสร้างโปรตีน คำว่า genetic ก็หมายถึงลำดับเบสของสาย DNA ส่วนคำว่า Epigenetic นั้นหมายถึงภาวะอื่นๆ ที่อยู่นอกเหนือจากลำดับเบสเหล่านี้ ซึ่งจะเห็นได้ว่ากว่าที่ DNA จะถูกอ่านรหัสจนกระทั่งแปลงมาเป็น protein ที่ร่างกายเรานำมาใช้งานได้นั้นจะผ่านหลายกระบวนการ กว่าที่จะเป็น protein สมบูรณ์แบบอย่างที่ร่างกายเราต้องการกระบวนการทั้งหลายเหล่านี้จะถูกควบคุมด้วยภาวะที่ชื่อว่า epigenetic นั่นเองครับ ภาวะ epigenetic นี้มักจะเกิดการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอด ตั้งแต่เปลี่ยนไปตามการเจริญเติบโต เปลี่ยนแปลงตามสิ่งแวดล้อมที่เราเผชิญ เปลี่ยนไปตามโรคภัยไข้เจ็บที่เราเป็น เปลี่ยนไปตามยาที่ถูกออกแบบมาเพื่อเปลี่ยนแปลง epigeneticโดยเฉพาะ และ epigenetic นี้ยังสามารถถ่ายทอดให้รุ่นลูกหลานได้เช่นกันหากว่าเกิดขึ้นที่เซลล์สืบพันธุ์

ภาวะ epigenetic ที่พูดถึงนั้นมีรูปแบบไหนบ้าง เรามาดูกันครับ หมอจะขอแบ่งออกเป็น 5 อย่าง ได้แก่

• DNA methylation

• Histone modification

• Chromatin remodeling

• non-coding RNA

• Chromosome Territories

1 Methylation

ภาวะแรกที่ถูกพูดถึงกันมากที่สุดนั่นก็คือ DNA methylation คำว่า methylation หมายความว่ามีการเติมหมู่ methyl(-CH3) หรือเป็นการเติมเคมีที่มีรูปร่างหน้าตาดังภาพด้านล่างนี้ เข้าไปที่บริเวณลำดับเบส C (cytosine) ของ DNA โดยตำแหน่งที่มักจะเกิด DNA methylation ได้บ่อยก็คือส่วนที่เป็น promoter หรือ enhancer ซึ่งหากมีการเติมหมู่ methyl นี้เข้าไปมากๆที่ตำแหน่งดังกล่าวก็จะทำให้ยีนนั้นเกิด transcription น้อยลง หรือการแสดงออกของยีนนั้นๆลดลง(แปลรหัสไปเป็นโปรตีนน้อยลง) นั่นเองครับ

ในทางตรงกันข้าม หากเกิดภาวะ DNA hypomethylation หมายถึงเกิดการนำเอาหมู่ methyl ออกจากลำดับเบส C (cytosine) ก็อาจจะเป็นการกระตุ้นทำให้เกิดการแสดงออกของยีนนั้นได้มากยิ่งขึ้น

2 Histone modification

Histone คือโปรตีนชนิดหนึ่ง ที่ทำหน้าที่ในการม้วนสาย DNA ให้ขดเป็นวงกลมอย่างมีระเบียบ(nucleosome) การเกิด histone modification หมายถึงการเปลี่ยนแปลงรูปแบบของโปรตีน histone โดยการเพิ่มหมู่เคมีบางอย่างเข้าไปหรือเอาหมู่เคมีบางอย่างออกมา เช่น methylation, acetylation, ubiquitylation, phosphorylation และ อื่นๆ การที่เกิด histone modification ขึ้นจะไปส่งผลต่อความสามารถในการจับระหว่างโปรตีน histone กับสายของ DNA หรือไปส่งผลต่อโปรตีนอื่นๆที่ทำหน้าที่จับกลุ่มก้อนของ chromatin ผลที่ตามมาจากการเกิด histone modification จะทำให้ transcription ได้มากขึ้นหรือน้อยลงนั้น ขึ้นอยู่กับชนิดและการผสมผสานของ histone modification นั้นๆ

www.genome.gov

3 Chromatin remodeling

เกิดจากการทำงานของกลุ่มโปรตีนที่มีชื่อว่า ATP-dependent chromatin remodeling complexes เข้ามาทำงาน ส่งผลให้ DNA ที่เดิมทีเกาะกับ histone protein หดกันเป็นก้อน nucleosome อย่างหนาแน่น หรือที่เรียกว่า heterochromatin นั้นถูกยืดตัวออกอยู่กับแบบห่างๆ หรือที่เรียกว่า euchromatin การยืดหดแบบนี้ก็ส่งผลทำให้การถอดรหัส (transciption) เปลี่ยนไปได้เช่นกัน

https://vivadifferences.com/euchromatin-vs-heterochromatin/

4 non-coding RNA

RNA คือรหัสที่ถูกคัดลอกออกมาจากสายของ DNA บางส่วน คำว่า non-coding RNA นั้นหมายถึง RNA ส่วนที่ไม่ถูกแปลงรหัสให้กลายเป็นโปรตีน แต่ non-coding RNA เหล่านี้เราพบว่ามีส่วนในการควบคุมกระบวนการแสดงออกของยีนเช่นกัน เช่น ncRNA, microRNAs

5 Chromosome territories

คำว่า Chromosome territories นั้นหมายถึงตำแหน่งที่อยู่ของโครโมโซม ภายในนิวเคลียสของเซลล์ โดยปกติแล้วโครโมโซมของเราไม่ได้อยู่กระจัดกระจายแบบไร้ระบบ แต่มันจะมีตำแหน่งที่อยู่ชัดเจนภายในนิวเคลียส หากโครโมโซมมีการเปลี่ยนตำแหน่งที่ผิดไปจากเดิม จะส่งผลต่อการแสดงออกของยีนที่เปลี่ยนไปเช่นเดียวกันครับ

Bolzer et al.(2005)

เป็นอย่างไรกันบ้างครับเพื่อนๆ หวังว่าจะได้เข้าใจเรื่องของ epigenetic กันมากยิ่งขึ้นนะครับ โดยสรุปก็คือ epigenetic คือการที่มีการเปลี่ยงแปลงนอกเหนือจากลำดับเบสบน DNA แล้วส่งผลต่อการแสดงออกของยีนที่เปลี่ยนไป(หรือมีการสร้าง protein ที่เปลี่ยนไปทั้งมากขึ้น หรือน้อยลง) อันเป็นกลไกลที่ร่างกายของสิ่งมีชีวิตใช้ตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมนั่นเอง คนเราอาจจะไม่สามารถเปลี่ยน DNA ที่มีมาตั้งแต่กำเนิดได้ แต่เราสามารถเปลี่ยนแปลง epigenetic ให้เป็นไปในแนวทางที่ดีขึ้นได้ครับ ไว้รอบหน้าหมอจะมาเล่าให้ฟัง ว่ามีวิธีไหนบ้างที่จะทำให้ epigenetic เปลี่ยนไปในทิศทางที่ดียิ่งขึ้น

reference :

- https://www.uptodate.com/contents/principles-of-epigenetics?search=epigenetic&source=search_result&selectedTitle=1~150&usage_type=default&display_rank=1#H197828167 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5618938/

- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7252203/