Epigenetica

L’epigenetica è qualsiasi diversità fenotipica che non è legata a differenze del genotipo: l’insieme delle modifiche molecolari (come la metilazione o l’acetilazione) che regolano se un gene viene espresso oppure no, senza cambiare il DNA stesso.

Definizione di riferimento

Studio dei cambiamenti ereditabili (attraverso le divisioni cellulari) dell’espressione genica che non comportano alterazioni della sequenza del DNA. Operano tramite tre meccanismi principali: metilazione del DNA, modificazioni delle code istoniche e RNA non codificanti. (Berger et al., Genes Dev 2009; NIH Roadmap Epigenomics.)

I meccanismi epigenetici controllano se un gene è attivo o no. Sono fondamentali per la normale funzione delle cellule, ma se alterati possono contribuire a malattie gravi come i tumori. Studiare la forma del nucleo, l’organizzazione della cromatina e le modifiche epigenetiche aiuta a capire la salute delle cellule e la presenza di patologie.

Le modificazioni epigenetiche possono essere influenzate da fattori ambientali: dieta, radiazioni UV, inquinanti, ormoni, antibiotici.

Quando l’epigenetica cambia il nucleo: esempi in patologia

Le alterazioni epigenetiche non sono astratte: si vedono al microscopio perché cambiano l’organizzazione fisica della cromatina nel Nucleo Cellulare.

• Ipometilazione globale del DNA nel cancro: la cellula tumorale perde gran parte della metilazione, soprattutto nelle regioni ripetute ed eterocromatiche (pericentromeriche). L’eterocromatina si decondensa → nuclei più grandi, irregolari, con cromatina dispersa e nucleoli prominenti: sono le atipie nucleari che il patologo usa come indice di malignità (es. al Pap-test).
• Ipermetilazione focale dei promotori di oncosoppressori: al contrario, singoli geni-freno vengono silenziati chiudendo localmente la cromatina (es. CDKN2A/p16, MLH1 nel carcinoma del colon, BRCA1) → vedi Alterazioni Epigenetiche e Tumorigenesi.

Quindi la stessa cellula può avere, in parallelo, ipometilazione diffusa (instabilità, nuclei atipici) e ipermetilazione mirata (geni protettivi spenti). (Esteller, N Engl J Med 2008.)

🔗 Collegamenti

• Cromatina — 🔗 substrato delle modifiche epigenetiche
• Histone Code e Modificazioni Epigenetiche — 📋 meccanismo
• Enzimi Regolatori dell’Epigenetica — 🔗 enzimi che scrivono/leggono/cancellano le modifiche
• Alterazioni Epigenetiche e Tumorigenesi — ⬇️ conseguenza dell’alterazione
• Non Coding RNA — 🔗 regolazione epigenetica
• Regolazione dell’Espressione Genica — 🔗 controllo dell’espressione
• Cause Ambientali di Malattia — ⬆️ fattori che influenzano le modifiche