Epigenetika sa zaoberá dedičnými molekulárnymi znakmi, ktorých základom nie je sekvencia DNA. Predpona epi- (grécky: επί) naznačuje, že sa namiesto toho uvažuje o modifikáciách „na“ DNA.
Rozlišuje sa medzi podpoliami metylácie a modifikácie histónov (históny = proteíny zabalené DNA, ktorej „oktamérová“ jednotka pozostáva z dvoch kópií proteínov H2A, H2B, H3 a H4).
Centrálnou metyláciou DNA u ľudí je nukleová báza cytozín v takzvaných CpG ostrovoch DNA. Na uvedených ostrovoch guanín základy za nimi nasledujú cytozínové bázy („CpG dinukleotid“). 75% ostrovov CpG je metylovaných.
Účinok metylácií je sprostredkovaný väzbou metylov proteíny. Spôsobujú uzavretie konformácie nukleozómov (nukleozóm = jednotka DNA a histónový oktamér). Z toho vyplýva, že metylované miesta sú oveľa ťažšie prístupné transkripčnými faktormi (TPF; proteíny ktoré sa viažu na DNA a pôsobia na transkripciu).
V závislosti od umiestnenia metylácií majú transkripčný inhibičný (transkripcia = prepis DNA na RNA) alebo transkripciu zvyšujúci účinok. Metylácia je katalyzovaná rôznymi metyltransferázami DNA - demetylácia demetylázami.
Metylácia sa považuje za najstaršiu evolučnú funkciu v zmysle permanentného umlčania veľkej časti transpozónov (prvky DNA, ktoré môžu meniť svoje miesto (miesto), pričom odstránenie alebo nové pridanie týchto prvkov viesť k mutačným udalostiam potenciálne patologickej povahy).
Ak sú tieto metylácie lokalizované v promótorových oblastiach (časť o DNA, ktorá reguluje expresiu a gen), je akumulácia špecifických TPF výrazne znížená. Prepis segmentu DNA tak nie je možný.
Metylácie v zosilňovacích sekvenciách (neprepisované gen sekvencie) zabraňujú pripojeniu transkripčne zosilňujúcich TPF. Metylácie v neregulačných sekvenciách znižujú rýchlosť transkripcie v dôsledku nízkej väzbovej afinity DNA polymerázy k DNA.
Iba metylácia v sekvenciách tlmiča (sekvencie DNA v blízkosti génov, na ktoré sa môžu viazať tzv. Represory (blokujú väzbu RNA polymerázy na promótor)) DNA môže prispieť k zvýšeniu transkripčnej aktivity, pretože zabraňujú pripojeniu transkripcie inhibičné faktory.
Histónové modifikácie sú charakterizované pridaním rôznych chemických skupín k bočným reťazcom aminokyseliny histónových proteínov. Najbežnejšie z nich sú acetylácie a metylácie. Acetylácia ovplyvňuje iba aminokyselinu lyzín a vedie k neutralizácii kladne nabitého lyzínu. The interakcie so záporne nabitým poklesom DNA, čo vedie k uvoľneniu, tj. zníženiu zhutnenia, komplexu histón-DNA. Výsledkom je zvýšená dostupnosť transkripčných faktorov.
Metylácie histónu tiež ovplyvňujú stupeň zhutnenia konformácie nukleozómov. Tu však záleží na aminokyseliny alebo histónové proteíny, či už dôjde k otvoreniu alebo zhutneniu.
Ďalšou špeciálnou vlastnosťou je prítomnosť histónového kódu. „Postupnosť“ rôznych modifikácií histónov nakoniec vedie k náboru tzv chromatín modelovacie faktory - v závislosti od typu tieto proteíny zvyšujú alebo znižujú stupeň kondenzácie potvrdenia nukleozómov.
Terapia (perspektíva): Pretože optimálny metylačný vzorec buniek a bunkových typov nie je do veľkej miery známy, a tak možno urobiť iba malé výroky o najideálnejšom pomere proteínov bunky, ale histónový kód je určený iba fragmentárne, v súčasnosti sú k dispozícii terapeutické úpravy nepoužiteľné.
V budúcnosti však môže byť upregulácia a downregulácia génov užitočná pri liečbe chorôb, ako sú nádory, duševné poruchy a autoimunitné choroby, ako aj pri liečbe anti-aging sektor.
