Mechanizmy epigenetyczne regulujące dojrzewanie i dojrzewanie
Epigenetyka to badanie zmian dziedzicznych, które nie są związane ze zmianami sekwencji DNA, lecz wpływają na ekspresję genów poprzez modyfikację kwasów nukleinowych lub struktury chromatyny. W okresie dojrzewania i dojrzewania te mechanizmy epigenetyczne odgrywają ważną rolę w regulowaniu czasu i postępu wydarzeń rozwojowych. Jednym z takich mechanizmów jest modyfikacja histonu, która polega na dodawaniu lub usuwaniu grup chemicznych do histonów -- podjednostek białka, wokół których DNA jest pakowane w chromatynę. Modyfikacje histonu mogą wpływać na dostępność niektórych genów do transkrypcji, prowadząc do ich aktywacji lub represji.
Dodanie pozostałości lizyny trimetylowanej na histonie H3 w lizynie 4 (H3K4me3) sprzyja transkrypcji, podczas gdy obecność pozostałości lizyny trimetylowanej na histonie H3 w lizynie 27 (H3K27me3) może go hamować. Innym mechanizmem epigenetycznym jest metylacja DNA, gdzie grupy metylowe są dodawane do zasad cytozyny w sekwencjach DNA. Metylacja DNA może uciszyć niektóre geny blokując ich transkrypcję, a nawet wywołać wyciszenie poprzez tworzenie struktur heterochromatyny. Ponadto wykazano, że mikroRNA (microRNA), małe niekodujące cząsteczki RNA, modulują ekspresję genów w okresie dojrzewania poprzez wiązanie się z uzupełniającymi regionami docelowego RNA messengera (mRNA). Proces ten prowadzi do degradacji lub tłumienia docelowego mRNA.
W okresie dojrzewania szereg hormonów przyczynia się do rozpoczęcia i postępu zmian, w tym gonadotropiny, estrogen, testosteron, prolaktyna, hormon wzrostu, insulinopodobny czynnik wzrostu-1 (IGF-1), hormon tarczycy i kortyzol. Hormony te działają poprzez specyficzne receptory zlokalizowane w różnych tkankach, takich jak podwzgórze, przysadka mózgowa, jajniki, jądra, nadnerczy, kości, mięśnie i komórki tłuszczowe. Uwalnianie gonadotropin z przysadki mózgowej pobudza produkcję sterydów płciowych - estradiolu i testosteronu - które są odpowiedzialne za wtórne cechy płciowe, takie jak rozwój piersi i wzrost włosów twarzy odpowiednio u kobiet i mężczyzn. Sterydy płciowe promują również kolce wzrostu i dojrzewanie szkieletowe, podczas gdy IGF-1 promuje liniowy wzrost kości i mineralizację. Oprócz regulacji hormonalnych, czynniki genetyczne mogą odgrywać rolę w czasie i tempie dojrzewania. Badania asocjacji obejmujące cały genom zidentyfikowały kilka loci związanych z wiekiem podczas menarche i dojrzewania, zapewniając wgląd w potencjalne geny kandydatów, które mogą być zaangażowane.
Mechanizmy epigenetyczne modulują również zachowanie seksualne u dorosłych. Modele metylacji DNA w niektórych regionach mózgu, takich jak jądro ventromedyczne, mogą wpływać na motywację seksualną u samic szczurów. Ponadto wykazano, że mikroRNA wyrażone w różnych regionach mózgu regulują zachowanie seksualne poprzez ukierunkowanie określonych białek biorących udział w neuroprzekaźności.
Mechanizmy epigenetyczne zapewniają złożoną sieć regulacyjną, która przyczynia się do złożonego procesu dojrzewania i dojrzewania, kształtując czas i postęp zmian fizycznych, a także wpływając na późniejsze zachowania przez całe życie.