Epigenetika örökletes molekuláris tulajdonságokkal foglalkozik, amelyek alapja nem a DNS-szekvencia. Az epi- (görögül: επί) előtag azt jelzi, hogy a DNS-n „módosított” módosításokat kell figyelembe venni.
Megkülönböztetünk metilációk és hisztonmódosítások részterületeit (hisztonok = fehérjék DNS-be csomagolva, amelynek „oktámer” egysége a H2A, H2B, H3 és H4 fehérjék két másolatából áll).
Az emberekben a központi DNS-metiláció a nukleáris bázis citoziné az úgynevezett DNS CpG-szigetein. Az említett szigeteken guanin bázisok citozinbázisok követik („CpG dinukleotid”). A CpG-szigetek 75% -a metilezett.
A metilációk hatását a metilkötés közvetíti fehérjék. Ezek okozzák a nukleoszóma konformáció (nukleoszóma = DNS egység és hiszton oktamer) lezárását. Következésképpen a metilált helyekhez transzkripciós faktorok (TPF-ek; fehérjék amelyek a DNS-hez kapcsolódnak és a transzkripcióra hatnak).
A metilációk helyétől függően transzkripciót gátló (transzkripció = a DNS RNS-be történő transzkripciója) vagy transzkripciót fokozó hatásuk van. A metilezést különböző DNS-metiltranszferázok katalizálják - demetilezés demetilázokkal.
A metilezést a evolúció legrégebbi funkciójának tekintik a transzpozonok nagy részének (DNS-elemek, amelyek megváltoztathatják a helyüket (helyüket)) állandó elhallgattatása szempontjából, amikor is ezen elemek eltávolítása vagy új hozzáadása vezet potenciálisan kóros jellegű mutációs eseményekre).
Ha ezek a metilációk a promóter régiókban helyezkednek el (a DNS szakasza, amely szabályozza az a gén), a specifikus TPF-ek felhalmozódása jelentősen csökken. A DNS-szegmens átírása tehát nem lehetséges.
Metilezések fokozó szekvenciáknál (nem átírva gén szekvenciák) megakadályozzák a transzkripciót fokozó TPF-ek kapcsolódását. A nem szabályozó szekvenciákon végzett metilezések csökkentik a transzkripció sebességét a DNS-polimeráz alacsony kötődési affinitása miatt.
Csak a hangtompító szekvenciák metilációi (a DNS-szekvenciák azon gének közelében, amelyekhez úgynevezett represszorok kötődhetnek (blokkolják az RNS-polimeráz kötődését a promóterhez) kötődhetnek) a DNS hozzájárulhat a transzkripciós aktivitás növekedéséhez, mert megakadályozzák a transzkripció- gátló tényezők.
A hiszton-módosításokat az jellemzi, hogy különféle kémiai csoportok adódnak az oldalláncokhoz aminosavak hiszton fehérjék. Ezek közül a leggyakoribb az acetilezés és a metilezés. Az acetilezés csak az aminosavat érinti lizin és a pozitív töltésű lizin semlegesítését eredményezi. A kölcsönhatások a negatív töltésű DNS csökkenésével a hiszton-DNS komplex lazulásához, azaz a tömörödés csökkenéséhez vezet. Ennek eredménye a transzkripciós faktorok fokozott hozzáférhetősége.
A hiszton-metilációk szintén befolyásolják a nukleoszóma-konformáció tömörítési fokát. Itt azonban attól függ aminosavak vagy hiszton fehérjék, függetlenül attól, hogy nyitás vagy tömörítés történik-e.
Egy másik különlegesség a hiszton kód jelenléte. A különböző hisztonmódosulások „egymásutánja” végső soron az ún kromatin modellezési tényezők - típustól függően ezek a fehérjék növelik vagy csökkentik a nukleoszóma megerősítés kondenzációjának mértékét.
Terápia (perspektíva): Mivel a sejtek és a sejttípusok optimális metilációs mintázata nagyrészt ismeretlen, így a sejt legideálisabb fehérje arányáról csak kisebb állítások adhatók, de a hiszton kód is csak töredékesen van meghatározva, jelenleg terápiás módosítások vannak nem hasznos.
A jövőben azonban a gének felülszabályozása és csökkentése hasznos lehet olyan betegségek kezelésében, mint a daganatok, mentális rendellenességek és autoimmun betegségek, valamint a anti-aging ágazat.
