Epigenetika bavi se nasljednim molekularnim svojstvima čija osnova nije slijed DNA. Prefiks epi- (grčki: επί) ukazuje na to da se umjesto toga razmatraju izmjene "na" DNA.
Razlikuju se podpolja metilacije i modifikacija histona (histoni = proteini zamotan DNA, čija se jedinica "oktamera" sastoji od dvije kopije proteina H2A, H2B, H3 i H4).
Središnja metilacija DNA kod ljudi je ona nukleinske baze citozina na takozvanim CpG otocima DNA. Na spomenutim otocima, gvanin baze slijede baze citozina (“CpG dinukleotid”). 75% otoka CpG je metilirano.
Učinak metilacije posredovan je vezanjem metila proteini. Oni uzrokuju zatvaranje konformacije nukleosoma (nukleosom = jedinica DNA i oktomer histona). Slijedom toga, metiliranim mjestima je puno teže pristupiti putem transkripcijskih čimbenika (TPF; proteini koji se vežu za DNA i djeluju na transkripciju).
Ovisno o mjestu metilacije, oni imaju učinak inhibicije transkripcije (transkripcija = transkripcija DNA u RNA) ili pojačavanja transkripcije. Metilacija je katalizirana raznim DNA metiltransferazama - demetilacija demetilazama.
Metilacija se smatra najstarijom evolucijskom funkcijom u smislu trajnog prigušivanja velikog dijela transpozona (DNK elementi koji mogu promijeniti svoj lokus (mjesto), pri čemu uklanjanje ili novo dodavanje tih elemenata može dovesti mutacijskim događajima potencijalno patološke prirode).
Ako su ove metilacije smještene na promotorskim regijama (odjeljak o DNA koji regulira ekspresiju a gen), akumulacija specifičnih TPF-a je značajno smanjena. Transkripcija segmenta DNA stoga nije moguća.
Metilacije u pojačivačima sljedova (netranskribirani gen sekvence) sprječavaju spajanje TPF-ova za poboljšanje transkripcije. Metilacije u neregulatornim sekvencama smanjuju brzinu transkripcije zbog niskog afiniteta vezanja DNA polimeraze za DNA.
Samo metilacije u sekvencijama prigušivača (DNA sekvence u blizini gena na koje se mogu vezati takozvani represori (blokira vezanje RNA polimeraze na promotor)) DNA mogu pridonijeti povećanju aktivnosti transkripcije, jer sprečavaju vezivanje transkripcije - inhibicijski faktori.
Modifikacije histona karakterizirane su dodavanjem raznih kemijskih skupina u bočne lance aminokiseline proteina histona. Najčešći od njih su acetilacije i metilacije. Acetilacija utječe samo na aminokiselinu lizin i rezultira neutralizacijom pozitivno nabijenog lizina. The interakcije s negativno nabijenom DNA smanjenjem, što dovodi do popuštanja, odnosno smanjenja zbijanja, kompleksa histon-DNA. Rezultat je povećana dostupnost čimbenika transkripcije.
Metilacija histona također utječe na stupanj zbijanja konformacije nukleosoma. Ovdje, međutim, to ovisi o aminokiseline ili proteina histona bez obzira dolazi li do otvaranja ili zbijanja.
Još jedna posebna značajka je prisutnost histonskog koda. "Sukcesija" različitih modifikacija histona u konačnici dovodi do novačenja tzv kromatina čimbenici modeliranja - ovisno o vrsti, ti proteini povećavaju ili smanjuju stupanj kondenzacije potvrde nukleosoma.
Terapija (perspektiva): Budući da je optimalni uzorak metilacije stanica i tipova stanica uglavnom nepoznat, pa se stoga mogu dati samo manje izjave o najidealnijem omjeru proteina u stanici, ali također je i histonski kod samo fragmentarno određen, terapijske su modifikacije nije korisno.
Međutim, u budućnosti, regulacija i smanjenje regulacije gena mogu biti korisni u liječenju bolesti poput tumora, mentalnih poremećaja i autoimunih bolesti, kao i kod protiv starenja sektor.
