Epigenetyka oznacza w dosłownym tłumaczeniu coś, co znajduje się ponad genetyką. Epigenetyka zajmuje się zmianami funkcji genów, które zachodzą niezależnie od zmian w sekwencji DNA.
Wiadomo, że choroby jednogenowe (monogenowe) są spowodowane mutacjami (uszkodzeniem) genów. Gen to odcinek nici DNA (nośnika informacji genetycznej), w którym jest zakodowana informacja. Mutacja to prowadząca to wystąpienia choroby zmiana pojawiająca się w DNA danego genu. W miarę postępu prac nad poznaniem (rozpisaniem) sekwencji genomu, okazało się, że istnieją inne czynniki kontrolujące ekspresję genów, a mutacjami nie udaje się wytłumaczyć mechanizmów wielu chorób uwarunkowanych genetycznie. Część chorób spowodowanych jest zmianami epigenetycznymi, czyli takimi, które zmieniają ekspresję genów, powodując mimo braku zmian w sekwencji DNA. Są to właśnie choroby epigenetyczne.
W przypadku tych chorób dochodzi do zmian w obrębie chromatyny. Chromatyna jest przestrzenną strukturą tworzącą chromosomy, zbudowaną z DNA, histonów i innych białek. Podstawową jednostką chromatyny jest nukleosom, zbudowany z DNA owiniętego wokół rdzenia białkowego, składającego się z histonów. Poszczególne nukleosomy przypominają koraliki połączone nicią DNA, porozdzielane strukturami białkowymi i kilkakrotnie zapętlone (ryc. 1).
Ryc. 1. Nukleosom
Istnieje kilka mechanizmów epigenetycznych prowadzących do zmiany funkcji genów.
Pierwszy mechanizm polega na metylacji, czyli modyfikacji DNA przez przyłączenie grupy metylowej. Bierze on udział w zjawisku zwanym piętnowaniem, czyli naznaczeniem rodzicielskim. Polega ono na tym, że pewne geny wykazują aktywność bądź są wyciszane w zależności od tego, czy są oddziedziczone od matki, czy od ojca. Przykładami chorób związanych z genomowym naznaczeniem rodzicielskim są między innymi zespół Pradera i Willego, zespół Angelmana, zespól Beckwitha i Wiedemana, zespół Silvera i Russella.
Kolejnym mechanizmem epigenetycznym jest modyfikacja białek histonowych, odpowiadająca za niektóre choroby nowotworowe czy neurodegeneracyjne.
Do czynników uczestniczących w kontroli genów zaliczane są również małe fragmenty RNA, które - przyłączając się do fragmentów DNA - blokują jego właściwe odczytywanie, czyli powodują wyciszenie danego genu. Wydaje się, że ten mechanizm epigenetyczny może być wykorzystany w terapii genowej.
Podsumowując, wydaje się, że epigenetyka kryje przed nami jeszcze wiele tajemnic. W niektórych sytuacjach, różnice w fenotypie (zespół cech) mimo takiego samego genotypu (zespół genów) potrafimy wytłumaczyć zmianami epigenetycznymi. Poznajemy wpływ środowiska i mechanizm dziedziczenia zmian epigenetycznych. Można mieć nadzieję, że dalsze badania pozwolą nie tylko na zrozumienie tych skomplikowanych procesów, ale stworzą również nowe możliwości terapii.
