Epigenetikk omhandler arvelige molekylære trekk hvis grunnlag ikke er DNA-sekvensen. Prefikset epi- (gresk: επί) indikerer at modifikasjoner “på” DNA blir vurdert i stedet.
Det skilles mellom underfelt av metyleringer og histonmodifikasjoner (histoner = proteiner innpakket av DNA, hvis "oktamer" -enhet består av to kopier av proteinene H2A, H2B, H3 og H4).
Den sentrale DNA-metyleringen hos mennesker er den av nukleinbase-cytosin i såkalte CpG-øyer av DNA. I de nevnte øyene, guanine baser blir fulgt av cytosinbaser (“CpG dinucleotide”). 75% av CpG-øyene er metylerte.
Effekten av metyleringene medieres av metylbinding proteiner. Disse forårsaker en lukking av nukleosomkonformasjonen (nukleosom = enhet av DNA og en histonoktamer). Følgelig er metylerte steder mye vanskeligere å få tilgang til med transkripsjonsfaktorer (TPFer; proteiner som fester seg til DNA og virker på transkripsjon).
Avhengig av plasseringen av metyleringene, har de en transkripsjonshemmende (transkripsjon = transkripsjon av DNA til RNA) eller transkripsjonsforbedrende effekt. Metylering katalyseres av forskjellige DNA-metyltransferaser - demetylering av demetylaser.
Metylering regnes som den evolusjonære eldste funksjonen i betydningen permanent varing av en stor del av transposonene (DNA-elementer som kan endre sted (sted), hvorved fjerning eller ny tilsetning av disse elementene kan føre til mutasjonshendelser av potensielt patologisk karakter).
Hvis disse metyleringene er lokalisert i promoterregioner (seksjon om DNA som regulerer ekspresjonen av en gen), blir akkumuleringen av spesifikke TPF betydelig redusert. Transkripsjon av DNA-segmentet er således ikke mulig.
Metyleringer ved enhancersekvenser (ikke-transkribert gen sekvenser) forhindrer feste av transkripsjonsforbedrende TPFer. Metyleringer ved ikke-regulatoriske sekvenser reduserer transkripsjonshastigheten på grunn av lav bindingsaffinitet av DNA-polymerase til DNA.
Bare metyleringer ved lyddempingssekvenser (DNA-sekvenser i nærheten av gener som såkalte repressorer (blokkerer binding av RNA-polymerase til promoteren) kan binde) av DNA kan bidra til økning av transkripsjonsaktivitet, fordi de forhindrer festing av transkripsjon- hemmende faktorer.
Histonmodifikasjoner er preget av tilsetning av en rekke kjemiske grupper til sidekjedene til aminosyrer av histonproteiner. Den vanligste av disse er acetyleringer og metyleringer. Acetylering påvirker bare aminosyren lysin og resulterer i nøytralisering av positivt ladet lysin. De interaksjoner med den negativt ladede DNA-reduksjonen, noe som fører til en løsne, dvs. reduksjon i komprimering, av histon-DNA-komplekset. Resultatet er økt tilgjengelighet av transkripsjonsfaktorer.
Histonmetyleringer påvirker også graden av komprimering av nukleosomkonformasjonen. Her kommer det imidlertid an på aminosyrer eller histonproteiner enten åpning eller komprimering skjer.
En annen spesiell funksjon er tilstedeværelsen av en histonkode. "Suksessen" av forskjellige histonmodifikasjoner fører til slutt til rekruttering av såkalte kromatin modelleringsfaktorer - avhengig av type øker eller reduserer disse proteinene kondensasjonen av nukleosombekreftelsen.
Terapi (perspektiv): Siden det optimale metyleringsmønsteret til celler og celletyper stort sett er ukjent, og dermed bare mindre uttalelser kan komme om det mest ideelle proteinforholdet til cellen, men også histonkoden er bare fragmentert bestemt, er terapeutiske modifikasjoner for tiden ikke brukbar.
I fremtiden kan imidlertid oppregulering og nedregulering av gener være nyttige i behandlingen av sykdommer så som svulster, psykiske lidelser og autoimmune sykdommer, så vel som i anti-aldring sektor.
