Podle tradičních představ mohly za dědičné sklony jen změny v pořadí písmen genetického kódu.
Epigenetika umožnila nový pohled na dědičné příčiny chorob a zlepšuje tak jejich diagnostiku i způsob léčení.

Epigenetika

Epigenetika studuje reverzibilní dědičné změny ve funkci genu, které nastávají bez ohledu na změny v sekvenci jaderné DNA.

Epigenetiku lze také definovat jako tzv. chromatinovou dědičnost, protože je provázena strukturními i chemickými modifikacemi chromatinu především DNA a histonů.

Epigenetické změny hrají klíčovou roli v normálním vývoji, stejně jako v nemoci.

Epigenetické děje - zapínání, korigování výkonu či úplné vypínání genů - jsou vrcholem genetického řízení.

Epigenetické změny jsou ovlivnitelné, dědičné a v mnoha případech vratné.

Epigenetické modifikace histonů

Histony mohou být na několika pozicích aminokyselin specificky modifikovány různými způsoby. Jedná se o malé kovalentní modifikace řady aminokyselin jaderných histonů jako je acetylace, metylace, fosforylace, sumoylace, ubikvitinace ad., které jsou pro genovou expresi klíčové, neboť zásadně ovlivňují strukturu a především funkce genomu. Kombinace těchto modifikací utváří "histonový kód", který je čten dalšími proteiny. Histonové modifikace se uplatňují například při regulace genové exprese, opravě DNA, kondenzaci chromatinu a dalších důležitých biologických procesech.

Metylace a demetylace DNA

Metylace DNA se významně podílí na celé řadě důležitých procesů jako je inaktivace chromozómu X a genomický imprinting, a v neposlední řadě také na regulaci genové exprese, kterou ovlivňuje dvěma způsoby. Jednak přímo brání transkripčním faktorům rozpoznat sekvenci DNA, a potom také přitahuje proteiny vážící se na metylovanou DNA - MBD proteiny (např. protein MeCp2). MBD proteiny obsahují vazebná místa pro korepresory nebo HDACs a ty inaktivují chromatin okolo genu.

Výsledkem je tedy utlumení genů, což potvrzuje těsný vztah mezi metylací DNA a strukturou chromatinu. Na metylovanou DNA se připojují proteiny jako je MeCp2, které přitahují histonové deacetylázy a tím kondenzují a udržují chromatin v neaktivním stavu. Metylace histonů ani metylace DNA nejsou nevratné procesy naopak, krom aktivní demetylace hraje v tvorbě metylačního profilu významnou roli i demetylace pasivní.

Jeden z možných mechanizmů demetylace DNA zahrnuje enzym glykosylázu, který rozpoznává metylovanou CpG oblast a štěpí vazbu mezi metylovaným cytosinem a deoxyribózou. Druhý z mechanizmů může být přímé odnětí metylové skupiny z DNA. Za spuštění aktivní demetylace DNA mohou být zodpovědné stejné enzymy, které zajišťují její metylaci - DNMT3A a DNMT3B.