Епигенетика се занимава с наследствени молекулни черти, чиято основа не е ДНК последователността. Префиксът епи- (на гръцки: επί) показва, че вместо това се разглеждат модификации „върху“ ДНК.
Прави се разлика между подполета на метилиране и хистонови модификации (хистони = протеини обвита от ДНК, чиято „октамерна“ единица се състои от две копия на протеините H2A, H2B, H3 и H4).
Централното метилиране на ДНК при хората е това на нуклеиновата основа цитозин в така наречените CpG острови на ДНК. В споменатите острови, гуанин бази са последвани от цитозинови бази („CpG динуклеотид“). 75% от островите CpG са метилирани.
Ефектът от метилирането се медиира чрез метил-свързване протеини. Те причиняват затваряне на нуклеозомната конформация (нуклеозома = единица ДНК и хистонов октамер). Следователно, до метилираните сайтове има много по-труден достъп чрез транскрипционни фактори (TPFs; протеини които се прикрепят към ДНК и действат при транскрипция).
В зависимост от местоположението на метилиранията, те имат инхибиращ транскрипцията (транскрипция = транскрипция на ДНК в РНК) или подобряващ транскрипцията ефект. Метилирането се катализира от различни ДНК метилтрансферази - деметилиране от деметилази.
Метилирането се счита за най-старата еволюционна функция в смисъл на постоянно заглушаване на голяма част от транспозоните (ДНК елементи, които могат да променят своя локус (местоположение), при което премахването или новото добавяне на тези елементи може олово до мутационни събития от потенциално патологичен характер).
Ако тези метилирания са разположени в промоторни области (раздел за ДНК, който регулира експресията на a ген), натрупването на специфични TPF е значително намалено. Следователно транскрипцията на ДНК сегмента не е възможна.
Метилиране в подобрителни последователности (нетранскрибирани ген последователности) предотвратяват прикрепването на TPF за повишаване на транскрипцията. Метилирането в нерегулаторни последователности намалява скоростта на транскрипция поради нисък афинитет на свързване на ДНК полимераза с ДНК.
Само метилиране в секвенции на шумозаглушители (ДНК последователности в близост до гените, към които могат да се свържат така наречените репресори (блокира свързването на РНК полимераза към промотора)) на ДНК могат да допринесат за увеличаване на транскрипционната активност, тъй като те предотвратяват свързването на транскрипцията - инхибиращи фактори.
Модификациите на хистон се характеризират с добавяне на различни химични групи към страничните вериги на аминокиселини на хистонови протеини. Най-често срещаните от тях са ацетилиране и метилиране. Ацетилирането засяга само аминокиселината лизин и води до неутрализиране на положително заредения лизин. The взаимодействия с отрицателно заредената ДНК намалява, което води до разхлабване, т.е. намаляване на уплътняването, на хистоно-ДНК комплекса. Резултатът е повишена достъпност на транскрипционните фактори.
Метилирането на хистон също влияе на степента на уплътняване на нуклеозомната конформация. Тук обаче зависи от аминокиселини или хистонови протеини независимо дали се отваря или уплътнява.
Друга особеност е наличието на хистонов код. „Последователността“ на различни модификации на хистона в крайна сметка води до набиране на т.нар хроматин фактори за моделиране - в зависимост от вида, тези протеини увеличават или намаляват степента на кондензация на потвърждението на нуклеозомата.
Терапия (перспектива): Тъй като оптималният модел на метилиране на клетките и клетъчните типове е до голяма степен неизвестен и по този начин могат да се правят само незначителни изявления относно най-идеалното съотношение на протеин в клетката, но също така хистоновият код е само фрагментарно определен, терапевтичните модификации в момента са безполезно.
В бъдеще обаче регулирането и понижаването на регулирането на гените може да бъде полезно при лечението на заболявания като тумори, психични разстройства и автоимунни заболявания, както и при анти-стареене сектор.
