Epigenetics käsitleb pärilikke molekulaarseid tunnuseid, mille alus ei ole DNA järjestus. Eesliide epi- (kreeka keeles επί) näitab, et selle asemel kaalutakse modifikatsioone "peal" DNA-l.
Eristatakse metüülimise ja histooni modifikatsioonide alavälju (histoonid = valgud mille oktaamerüksus koosneb valkude H2A, H2B, H3 ja H4 kahest koopiast).
Inimeste keskne DNA metüülimine on nn CpG DNA saartel paikneva nukleiinaluse tsütosiini metüülimine. Nimetatud saartel guaniin alused järgnevad tsütosiinalused (“CpG dinukleotiid”). 75% CpG saartest on metüülitud.
Metüülimiste mõju vahendab metüülseondumine valgud. Need põhjustavad nukleosoomi konformatsiooni sulgemist (nukleosoom = DNA ühik ja histooni oktameer). Sellest tulenevalt on metüülitud saitidele transkriptsioonifaktorite (TPF-de; valgud mis kinnituvad DNA-le ja toimivad transkriptsioonil).
Sõltuvalt metüülimiste asukohast on neil transkriptsiooni inhibeeriv (transkriptsioon = DNA transkriptsioon RNA-ks) või transkriptsiooni võimendav toime. Metüülimist katalüüsivad erinevad DNA metüültransferaasid - demetüülimine demetülaaside abil.
Metüülimist peetakse vanimaks evolutsiooniliseks funktsiooniks suure osa transposoonide püsiva vaigistamise tähenduses (DNA elemendid, mis võivad muuta nende asukohta (asukohta), kusjuures nende elementide eemaldamine või uus lisamine võib toimuda viima potentsiaalselt patoloogilise iseloomuga mutatsioonidega).
Kui need metüülimised paiknevad promootorpiirkondades (DNA jaotis, mis reguleerib a geen), on konkreetsete TPF-ide kogunemine oluliselt vähenenud. DNA segmendi transkriptsioon pole seega võimalik.
Metüülimised võimendusjärjestuste juures (transkribeerimata geen järjestused) takistavad transkriptsiooni võimendavate TPF-ide kinnitumist. Metüülimised mitteregulatiivsete järjestuste korral vähendavad transkriptsioonikiirust tänu DNA polümeraasi madalale seondumisafiinsusele DNA suhtes.
Ainult metüülid summutajajärjestustes (DNA järjestused geenide lähedal, millega nn repressorid (blokeerivad RNA polümeraasi seondumise promootoriga) seonduvad) võivad DNA-d aidata transkriptsiooniaktiivsuse suurenemisele kaasa, kuna need takistavad transkriptsiooni pärssivad tegurid.
Histooni modifikatsioone iseloomustab mitmesuguste keemiliste rühmade lisamine aminohapped histooni valkudest. Neist kõige tavalisemad on atsetüülimine ja metüülimine. Atsetüülimine mõjutab ainult aminohapet lüsiini ja selle tulemuseks on positiivselt laetud lüsiini neutraliseerimine. The interaktsioonid negatiivselt laetud DNA vähenemisega, mis viib histooni-DNA kompleksi lõtvumiseni, st tihendamise vähenemiseni. Tulemuseks on transkriptsioonifaktorite parem juurdepääsetavus.
Histooni metüülimised mõjutavad ka nukleosoomi konformatsiooni tihendusastet. Siin aga sõltub aminohapped või histooni valgud, olenemata sellest, kas toimub avanemine või tihendamine.
Teine eripära on histoonikoodi olemasolu. Erinevate histooni modifikatsioonide “järjestus” viib lõpuks värbamiseni nn kromatiin modelleerivad tegurid - sõltuvalt tüübist suurendavad või vähendavad need valgud nukleosoomi kinnituse kondenseerumise astet.
Ravi (perspektiiv): Kuna rakkude ja rakutüüpide optimaalne metüleerimismuster on suures osas teadmata ja seega saab raku kõige ideaalsema valgusuhte kohta teha vaid väikeseid väiteid, kuid ka histoonkood määratakse ainult killustatult, on praegu terapeutilised modifikatsioonid pole kasulik.
Tulevikus võib geenide üles- ja alaregulatsioon olla kasulik näiteks selliste haiguste nagu kasvajad, psüühikahäired ja autoimmuunhaigused, samuti Anti-vananemine sektoris.
