Published February 27, 2015
| Version v1
Publication
Open
Epigenetic mechanisms in neurological and neurodegenerative diseases
- 1. Universidad Nacional Autónoma de México
Description
The role of epigenetic mechanisms in the function and homeostasis of the central nervous system (CNS) and its regulation in diseases is one of the most interesting processes of contemporary neuroscience. In the last decade, a growing body of literature suggests that long-term changes in gene transcription associated with CNS's regulation and neurological disorders are mediated via modulation of chromatin structure. "Epigenetics", introduced for the first time by Waddington in the early 1940s, has been traditionally referred to a variety of mechanisms that allow heritable changes in gene expression even in the absence of DNA mutation. However, new definitions acknowledge that many of these mechanisms used to perpetuate epigenetic traits in dividing cells are used by neurons to control a variety of functions dependent on gene expression. Indeed, in the recent years these mechanisms have shown their importance in the maintenance of a healthy CNS. Moreover, environmental inputs that have shown effects in CNS diseases, such as nutrition, that can modulate the concentration of a variety of metabolites such as acetyl-coenzyme A (acetyl-coA), nicotinamide adenine dinucleotide (NAD(+)) and beta hydroxybutyrate (β-HB), regulates some of these epigenetic modifications, linking in a precise way environment with gene expression. This manuscript will portray what is currently understood about the role of epigenetic mechanisms in the function and homeostasis of the CNS and their participation in a variety of neurological disorders. We will discuss how the machinery that controls these modifications plays an important role in processes involved in neurological disorders such as neurogenesis and cell growth. Moreover, we will discuss how environmental inputs modulate these modifications producing metabolic and physiological alterations that could exert beneficial effects on neurological diseases. Finally, we will highlight possible future directions in the field of epigenetics and neurological disorders.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد دور الآليات اللاجينية في وظيفة وتوازن الجهاز العصبي المركزي (CNS) وتنظيمه في الأمراض واحدة من أكثر العمليات إثارة للاهتمام في علم الأعصاب المعاصر. في العقد الماضي، تشير مجموعة متزايدة من الأدبيات إلى أن التغييرات طويلة الأجل في نسخ الجينات المرتبطة بتنظيم الجهاز العصبي المركزي والاضطرابات العصبية يتم التوسط فيها عن طريق تعديل بنية الكروماتين. يشار تقليديًا إلى "علم التخلق"، الذي قدمه وادينغتون لأول مرة في أوائل الأربعينيات، إلى مجموعة متنوعة من الآليات التي تسمح بالتغيرات الوراثية في التعبير الجيني حتى في غياب طفرة الحمض النووي. ومع ذلك، تقر التعريفات الجديدة بأن العديد من هذه الآليات المستخدمة لإدامة السمات اللاجينية في الخلايا المنقسمة تستخدمها الخلايا العصبية للتحكم في مجموعة متنوعة من الوظائف التي تعتمد على التعبير الجيني. في الواقع، أظهرت هذه الآليات في السنوات الأخيرة أهميتها في الحفاظ على الجهاز العصبي المركزي السليم. علاوة على ذلك، فإن المدخلات البيئية التي أظهرت تأثيرات في أمراض الجهاز العصبي المركزي، مثل التغذية، والتي يمكن أن تعدل تركيز مجموعة متنوعة من المستقلبات مثل أسيتيل- أنزيم A (أسيتيل- CoA)، ونيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد (NAD (+)) وبيتا هيدروكسي بوتيرات (β - HB)، تنظم بعض هذه التعديلات الجينية، وتربط بطريقة دقيقة البيئة بالتعبير الجيني. ستصور هذه المخطوطة ما هو مفهوم حاليًا حول دور الآليات اللاجينية في وظيفة الجهاز العصبي المركزي وتوازنه ومشاركتها في مجموعة متنوعة من الاضطرابات العصبية. سنناقش كيف تلعب الآلية التي تتحكم في هذه التعديلات دورًا مهمًا في العمليات التي تنطوي عليها الاضطرابات العصبية مثل تكوين الخلايا العصبية ونمو الخلايا. علاوة على ذلك، سنناقش كيفية تعديل المدخلات البيئية لهذه التعديلات التي تنتج تغييرات أيضية وفسيولوجية يمكن أن تمارس آثارًا مفيدة على الأمراض العصبية. أخيرًا، سنسلط الضوء على الاتجاهات المستقبلية المحتملة في مجال علم التخلق والاضطرابات العصبية.Translated Description (French)
Le rôle des mécanismes épigénétiques dans la fonction et l'homéostasie du système nerveux central (SNC) et sa régulation dans les maladies est l'un des processus les plus intéressants des neurosciences contemporaines. Au cours de la dernière décennie, un nombre croissant de publications suggère que les changements à long terme dans la transcription des gènes associés à la régulation du SNC et aux troubles neurologiques sont médiés par la modulation de la structure de la chromatine. L '« épigénétique », introduite pour la première fois par Waddington au début des années 1940, fait traditionnellement référence à une variété de mécanismes qui permettent des changements héréditaires dans l'expression des gènes même en l'absence de mutation de l'ADN. Cependant, de nouvelles définitions reconnaissent que bon nombre de ces mécanismes utilisés pour perpétuer les traits épigénétiques dans les cellules en division sont utilisés par les neurones pour contrôler une variété de fonctions dépendantes de l'expression des gènes. En effet, au cours des dernières années, ces mécanismes ont montré leur importance dans le maintien d'un SNC sain. De plus, les intrants environnementaux qui ont montré des effets dans les maladies du SNC, telles que la nutrition, qui peuvent moduler la concentration d'une variété de métabolites tels que l'acétyl-coenzyme A (acétyl-coA), le nicotinamide adénine dinucléotide (NAD(+)) et le bêta-hydroxybutyrate (β-HB), régulent certaines de ces modifications épigénétiques, en reliant de manière précise l'environnement à l'expression génique. Ce manuscrit dépeindra ce qui est actuellement compris sur le rôle des mécanismes épigénétiques dans la fonction et l'homéostasie du SNC et leur participation à une variété de troubles neurologiques. Nous discuterons de la façon dont la machinerie qui contrôle ces modifications joue un rôle important dans les processus impliqués dans les troubles neurologiques tels que la neurogenèse et la croissance cellulaire. De plus, nous discuterons de la façon dont les intrants environnementaux modulent ces modifications produisant des altérations métaboliques et physiologiques qui pourraient exercer des effets bénéfiques sur les maladies neurologiques. Enfin, nous mettrons en évidence les orientations futures possibles dans le domaine de l'épigénétique et des troubles neurologiques.Translated Description (Spanish)
El papel de los mecanismos epigenéticos en la función y homeostasis del sistema nervioso central (SNC) y su regulación en las enfermedades es uno de los procesos más interesantes de la neurociencia contemporánea. En la última década, un creciente cuerpo de literatura sugiere que los cambios a largo plazo en la transcripción génica asociados con la regulación del SNC y los trastornos neurológicos están mediados por la modulación de la estructura de la cromatina. La "epigenética", introducida por primera vez por Waddington a principios de la década de 1940, se ha referido tradicionalmente a una variedad de mecanismos que permiten cambios hereditarios en la expresión génica incluso en ausencia de una mutación en el ADN. Sin embargo, las nuevas definiciones reconocen que muchos de estos mecanismos utilizados para perpetuar los rasgos epigenéticos en las células en división son utilizados por las neuronas para controlar una variedad de funciones dependientes de la expresión génica. De hecho, en los últimos años estos mecanismos han demostrado su importancia en el mantenimiento de un SNC saludable. Además, los insumos ambientales que han mostrado efectos en enfermedades del SNC, como la nutrición, que pueden modular la concentración de una variedad de metabolitos como la acetil-coenzima A (acetil-coA), el dinucleótido nicotinamida adenina (NAD(+)) y el beta hidroxibutirato (β-HB), regulan algunas de estas modificaciones epigenéticas, vinculando de manera precisa el entorno con la expresión génica. Este manuscrito retratará lo que se entiende actualmente sobre el papel de los mecanismos epigenéticos en la función y la homeostasis del SNC y su participación en una variedad de trastornos neurológicos. Discutiremos cómo la maquinaria que controla estas modificaciones juega un papel importante en los procesos implicados en trastornos neurológicos como la neurogénesis y el crecimiento celular. Además, discutiremos cómo los insumos ambientales modulan estas modificaciones produciendo alteraciones metabólicas y fisiológicas que podrían ejercer efectos beneficiosos sobre las enfermedades neurológicas. Por último, destacaremos las posibles direcciones futuras en el campo de la epigenética y los trastornos neurológicos.Files
pdf.pdf
Files
(837.4 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b83c53202c07a25820c675828a51237c
|
837.4 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الآليات اللاجينية في الأمراض العصبية والتنكسية العصبية
- Translated title (French)
- Mécanismes épigénétiques dans les maladies neurologiques et neurodégénératives
- Translated title (Spanish)
- Mecanismos epigenéticos en enfermedades neurológicas y neurodegenerativas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1551972208
- DOI
- 10.3389/fncel.2015.00058
References
- https://openalex.org/W1483210419
- https://openalex.org/W1494932082
- https://openalex.org/W1502900877
- https://openalex.org/W1516514579
- https://openalex.org/W1579578067
- https://openalex.org/W1599336280
- https://openalex.org/W1751414410
- https://openalex.org/W1818479680
- https://openalex.org/W1931351226
- https://openalex.org/W1964044507
- https://openalex.org/W1966691229
- https://openalex.org/W1967117492
- https://openalex.org/W1974950833
- https://openalex.org/W1978669979
- https://openalex.org/W1985997870
- https://openalex.org/W1986525424
- https://openalex.org/W1986553386
- https://openalex.org/W1994308963
- https://openalex.org/W1996197263
- https://openalex.org/W1997849651
- https://openalex.org/W1997992120
- https://openalex.org/W1998085860
- https://openalex.org/W1999380027
- https://openalex.org/W2002698073
- https://openalex.org/W2004514374
- https://openalex.org/W2005585076
- https://openalex.org/W2008930899
- https://openalex.org/W2010139186
- https://openalex.org/W2010541165
- https://openalex.org/W2018419725
- https://openalex.org/W2019699796
- https://openalex.org/W2020663503
- https://openalex.org/W2022818353
- https://openalex.org/W2023852811
- https://openalex.org/W2030208175
- https://openalex.org/W2030324144
- https://openalex.org/W2031458863
- https://openalex.org/W203197496
- https://openalex.org/W2034286717
- https://openalex.org/W2034667463
- https://openalex.org/W2035286495
- https://openalex.org/W2035613313
- https://openalex.org/W2036551825
- https://openalex.org/W2037335353
- https://openalex.org/W2040462263
- https://openalex.org/W2041686632
- https://openalex.org/W2042062646
- https://openalex.org/W2043595793
- https://openalex.org/W2045993126
- https://openalex.org/W2049980583
- https://openalex.org/W2052714177
- https://openalex.org/W2054017008
- https://openalex.org/W2054183594
- https://openalex.org/W2056077438
- https://openalex.org/W2057943028
- https://openalex.org/W2059015068
- https://openalex.org/W2061095991
- https://openalex.org/W2062174441
- https://openalex.org/W2063271327
- https://openalex.org/W2064753279
- https://openalex.org/W2067464917
- https://openalex.org/W2068128357
- https://openalex.org/W2068346199
- https://openalex.org/W2070597376
- https://openalex.org/W2076670047
- https://openalex.org/W2078102978
- https://openalex.org/W2078518864
- https://openalex.org/W2080366475
- https://openalex.org/W2082240065
- https://openalex.org/W2087573417
- https://openalex.org/W2088188719
- https://openalex.org/W2090999212
- https://openalex.org/W2093905028
- https://openalex.org/W2093934162
- https://openalex.org/W2096972901
- https://openalex.org/W2098343475
- https://openalex.org/W2099269438
- https://openalex.org/W2100381436
- https://openalex.org/W2102419243
- https://openalex.org/W2102573876
- https://openalex.org/W2104261628
- https://openalex.org/W2105767248
- https://openalex.org/W2112802413
- https://openalex.org/W2116030076
- https://openalex.org/W2118504835
- https://openalex.org/W2121423419
- https://openalex.org/W2122091192
- https://openalex.org/W2122602360
- https://openalex.org/W2124049725
- https://openalex.org/W2124643275
- https://openalex.org/W2127238312
- https://openalex.org/W2127527009
- https://openalex.org/W2133452708
- https://openalex.org/W2134555277
- https://openalex.org/W2136503478
- https://openalex.org/W2140498280
- https://openalex.org/W2146824244
- https://openalex.org/W2146913811
- https://openalex.org/W2147767615
- https://openalex.org/W2149591661
- https://openalex.org/W2151676790
- https://openalex.org/W2151715700
- https://openalex.org/W2152497434
- https://openalex.org/W2153992901
- https://openalex.org/W2154164205
- https://openalex.org/W2158747282
- https://openalex.org/W2161778428
- https://openalex.org/W2162596587
- https://openalex.org/W2163773590
- https://openalex.org/W2166625407
- https://openalex.org/W2167678675
- https://openalex.org/W2168302860
- https://openalex.org/W2169666341
- https://openalex.org/W2182711384
- https://openalex.org/W2320983896
- https://openalex.org/W2412622213
- https://openalex.org/W2739174192
- https://openalex.org/W762283860