اپی ژنتیک (Epigenetics) شاخه ای از زیست شناسی است که تغییرات وراثتی در عملکرد و بیان ژن ها را بدون تغییر در توالی DNA مورد بررسی قرار می‌دهد. این علم نشان می دهد که عوامل محیطی و شیوه زندگی می‌توانند بر فعالیت ژن ها تاثیر بگذارند و این تغییرات ممکن است به نسل های بعدی منتقل شوند. جهش های اپی ژنتیکی نیز یکی دیگر از مهمترین موضوعات خصوصا در کشت بافت است.
به‌طور کلی، تغییرات اپی ژنتیک به تغییراتی در ساختار کروماتین و فعالیت ژن ها اطلاق می‌شود که شامل موارد زیر هستند:
این فرآیند با افزودن گروه‌های متیل (CH3) به سیتوزین های موجود در جزایر CpG همراه است. این تغییرات معمولاً با کاهش بیان ژن مرتبط هستند و در تنظیم بسیاری از فرآیندهای زیستی مانند رشد و تمایز سلولی نقش دارند.
هیستون‌ها پروتئین‌هایی هستند که DNA را در ساختار کروماتین بسته‌بندی می‌کنند. تغییراتی مانند استیلاسیون، متیلاسیون و فسفوریلاسیون هیستون‌ها می‌توانند بیان ژن را افزایش یا کاهش دهند.
این نوع RNAها، مانند miRNA و lncRNA، در خاموش یا فعال کردن ژن‌ها نقش دارند. آن‌ها می‌توانند با مولکول‌های هدف خود تعامل کرده و بیان ژن را تنظیم کنند.
عوامل محیطی مانند تغذیه، استرس، مواد شیمیایی و آلودگی های محیطی می‌توانند الگوهای اپی ژنتیکی را تغییر دهند.
فعالیت بدنی، مصرف دخانیات، الکل و رژیم غذایی می‌توانند در متیلاسیون DNA و تغییرات هیستونی نقش داشته باشند.
بسیاری از بیماری‌ها مانند سرطان، دیابت و اختلالات روانی با تغییرات اپی‌ژنتیک مرتبط هستند. به عنوان مثال، در سرطان، تغییرات غیرطبیعی متیلاسیون DNA می‌تواند منجر به خاموش شدن ژن‌های سرکوبگر تومور شود.
تغییرات اپی ژنتیک می‌توانند به عنوان بیومارکرهای تشخیصی و پیش‌بینی کننده مورد استفاده قرار گیرند. این رویکرد در درمان های هدفمند برای بیماری‌هایی مانند سرطان بسیار کاربرد دارد.
اپی‌ژنتیک در کشاورزی می‌تواند به بهبود صفات مهم گیاهان و افزایش مقاومت آن‌ها در برابر تنش‌های محیطی کمک کند. نمونه‌هایی از کاربردهای اپی‌ژنتیک در کشاورزی عبارتند از:
جهش های اپی ژنتیکی در گیاهان بر خلاف جهش های ژنتیکی، تغییرات پایداری هستند که بدون تغییر در توالی DNA رخ می دهند و می‌توانند منجر به بروز صفات جدید یا تنظیم مجدد صفات موجود شوند. این جهش ها اغلب در پاسخ به تغییرات محیطی رخ داده و در بقای گیاهان تحت شرایط استرس مؤثر هستند.
جهش‌های اپی‌ژنتیکی معمولاً بازگشت‌پذیر هستند. این تغییرات شامل اصلاحات شیمیایی بر روی DNA (مانند متیلاسیون) یا پروتئین های هیستون می‌شوند که بر بیان ژن ها تأثیر می‌گذارند، اما توالی DNA را تغییر نمی‌دهند.
عوامل محیطی مانند تغذیه، استرس، داروها یا حتی فعالیت‌های ورزشی می‌توانند این تغییرات را ایجاد یا اصلاح کنند. همچنین، در درمان‌های پزشکی برای برخی بیماری‌ها مانند سرطان، از داروهایی استفاده می‌شود که تغییرات اپی‌ژنتیکی را معکوس کرده و عملکرد طبیعی ژن‌ها را بازمی‌گرداند. در نتیجه، برخلاف جهش‌های ژنتیکی، تغییرات اپی‌ژنتیکی انعطاف‌پذیر بوده و می‌توانند با تغییر شرایط محیطی یا مداخلات درمانی به حالت طبیعی برگردند.
در بیوتکنولوژی، اپی ژنتیک نقش مهمی در بهینه سازی فرایندهای تولید محصولات زیستی و مهندسی ژنتیک دارد. برخی از کاربردهای کلیدی عبارتند از:
اپی ژنتیک به عنوان یک حوزه نوظهور، ظرفیت‌های گسترده‌ای برای بهبود سلامت انسان، کشاورزی پایدار و حتی مطالعات محیط زیستی دارد. با پیشرفت فناوری هایی مانند توالی یابی نسل جدید و ابزارهای ویرایش ژن مانند CRISPR-Cas9، انتظار می‌رود که درک بهتری از مکانیسم‌های اپی ژنتیکی و کاربردهای آن به دست آید.
اپی ژنتیک به ما نشان می‌دهد که وراثت تنها به ژن ها محدود نمی شود و عوامل محیطی و سبک زندگی می‌توانند تأثیرات ماندگاری بر سلامت و عملکرد ژن‌ها داشته باشند. درک این مکانیسم‌ها می‌تواند به توسعه روش‌های نوین درمانی، بهبود محصولات کشاورزی و ارتقای کیفیت زندگی کمک کند.
بیماری آنتراکنوز در گیاهان، علائم، علل و روش های کنترل بیماری آنتراکنوز (Anthracnose) یکی از…
۱۰ چالش رایج در کشت بافت گیاهی و راهکارهای مدیریت آن ها کشت بافت گیاهی…
همه چیز درباره سم ایمیداکلوپراید: ساختار، نحوه اثر، کاربردها و مزایا و معایب سم ایمیداکلوپراید…
صنایع تبدیلی عسل، راهنمای کامل فرآوری و تولید عسل یکی از مهمترین محصولات کشاورزی و…
گیاه دارویی ثعلب Salep، خواص دارویی، کاربردها، کاشت و تولید ثعلب نام عمومی گیاهانی از…