Epigenetica

L’epigenetica è diventata un settore di studio fondamentale per gli scienziati che si occupano di cancro, malattie neurodegenerative e ricerca sulle dipendenze. I meccanismi epigenetici comportano una temporanea attivazione o repressione dell'espressione genica. È interessante notare che questi cambiamenti possono essere trasmessi di generazione in generazione, anche se non comportano un cambiamento permanente della sequenza del DNA. I tre principali meccanismi dell'epigenetica sono la metilazione del DNA, le modifiche degli istoni e la regolazione mediata da RNA.

Metilazione del DNA

La metilazione del DNA è il meccanismo più noto dell'epigenetica. Essa coinvolge un enzima, la metiltransferasi, che determina l'aggiunta di un gruppo metilico a livello del carbonio-5 della citosina. Questa aggiunta si verifica principalmente sui dinucleotidi citosina-fosfato-guanina (CpG), ma si può verificare anche una metilazione non CpG. L'analisi della metilazione del DNA viene spesso eseguita per aiutare a comprendere l'espressione genica. Esempi di questo tipo di analisi includono la quantificazione della metilazione mediante digestione del DNA e successiva analisi tramite HPLC, spettrometria di massa o il trattamento con bisolfito di sodio seguita da PCR e sequenziamento.

Modificazioni istoniche

Le modifiche degli istoni rappresentano un altro classico meccanismo epigenetico. Esistono varie modalità di modificazione degli istoni incluse acetilazione, metilazione, fosforilazione ed altri meccanismi in grado di influenzare l'espressione genica. Gli istoni sono proteine che, insieme al DNA, costituiscono i nucleosomi. Più nucleosomi insieme costituiscono la cromatina che a sua volta costituisce i cromosomi. In generale, le modificazioni degli istoni avvengono alle estremità N-terminali dell’istone e più frequentemente sugli amminoacidi lisina o arginina. Una tecnica per studiare questo tipo di regolazione epigenetica è l’immunoprecipitazione della cromatina (ChIP).

Regolazione mediata da RNA

Rispetto agli altri meccanismi epigenetici, si hanno meno conoscenze su quello che riguarda la regolazione mediata da RNA. Si pensa che il signaling dell'RNA svolga un ruolo nell'epigenetica attraverso la regolazione della struttura della cromatina. I ricercatori stanno studiando come gli mRNA e in particolare gli RNA non codificanti, come i long non-coding RNA e i microRNA, siano coinvolti nella regolazione dell'espressione genica. Ancora, l'isolamento della cromatina mediante ChIRP (Chromatin isolation by RNA purification) o RIP (RNA immunoprecipitation) può essere utilizzato per comprendere la relazione tra cromatina e RNA e il ruolo svolto dall'RNA nell'epigenetica.

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