Эпигенетика представляет собой науку, изучающую наследуемую химическую модификацию ДНК или хроматина, которая не связана с изменением последовательности самой ДНК. Примерами такой модификации являются метилирование ДНК и метилирование или ацетилирование гистонов. Понимание такого варианта молекулярных изменений постоянно растет.

Уже ясно, что эпигенетические модификации играют ключевую роль в нормальном развитии человека, в т.ч. в регуляции ткань-специфической экспрессии генов, инактивации Х-хромосомы и импринтинге, а также важны для понимания клеточных нарушений во время процесса старения организма и при злокачественных опухолях.

Экспрессия генов часто коррелирует со степенью метилирования ДНК, чаще всего цитозиновых оснований в промоторных областях, богатых CG-динуклеотидами, — эти области известны как островки CpG. Как уже упоминалось в разделе «Заболевания, связанные с геномным импринтингом», повышенное метилирование этих локусов ассоциируется со снижением экспрессии гена и сопровождается специфическим характером метилирования и ацетилирования гистонов.

При все большем количестве заболеваний становится необходимым проведение анализа метилирования промоторной области, например при синдроме ломкой Х-хромосомы, для которого характерно гиперметилирование, приводящее к подавлению экспрессии гена FMR1. Анализ метилирования также необходим для диагностики синдрома Прадера-Вилли и синдрома Ангельмана.

Поскольку традиционное секвенирование по Сенгеру не способно выявить метилирование ДНК, понадобилось разработать новые технологии, позволяющие обнаруживать эти химические модификации. Одним из распространенных методов является обработка геномной ДНК бисульфатом натрия (веществом, которое превращает неметилированный цитозин в уроцил, в то время как метилированные цитозины остаются неизменными).

При ПЦР-анализе, специфическом к метилированию, используют два набора праймеров для анализа одного локуса ДНК: один — для выявления последовательности ДНК с неметилированными цитозинами (которые превратились в урацилы после обработки бисульфатом), другой — для выявления последовательности ДНК с метилированными цитозинами (которые остались цитозинами после обработки бисульфатом).

Появляются новые технологии, дающие полногеномную картину эпигенетически измененной ДНК. Эти технологии основаны на способности антител к специфически измененным гистонам выявлять гистонные модификации, например метилирование и ацетилирование (которые, как и метилирование ДНК, являются важными регуляторами генной экспрессии). Такие антитела можно использовать для отделения связанной с ними ДНК — этот метод получил название иммунопреципитации хроматина.

Эти выделенные последовательности можно в дальнейшем амплифицировать и анализировать путем гибридизации на чипах или секвенировать для картирования эпигенетически модифицированных генов по всему геному.

- Рекомендуем ознакомиться со следующей статьей "Методы анализа РНК (рибонуклеиновой кислоты)"

1. Возможности ПЦР и методы оценки изменения последовательности ДНК
2. Маркеры полиморфизма ДНК и их молекулярная диагностика
3. Методы молекулярного анализа геномных изменений
4. Эпигенетика и эпигенетические изменения
5. Методы анализа РНК (рибонуклеиновой кислоты)
6. Врожденный иммунитет и его характеристика
7. Приобретенный иммунитет и его характеристика
8. Клетки иммунной системы
9. Органы иммунной системы
10. Молекулы MHC - система презентации пептидов при приобретенном иммунном ответе