La epigenética es el estudio de los cambios hereditarios en el fenotipo de una célula sin cambiar las secuencias de ADN. Proporciona una forma de memoria para el patrón de expresión génica diferencial para mantener el linaje celular, la variegación de posición-efecto, la compensación de dosis y el mantenimiento de las estructuras de la cromatina como los telómeros y los centrómeros. Por ejemplo, la estructura y la ubicación del centrómero en los cromosomas se heredan epigenéticamente. Su funcionalidad no está dictada ni garantizada por la secuencia de ADN subyacente, sino por la organización de la cromatina y las variantes de histonas. Una vez establecidos, la organización y las funciones del centrómero permanecen heredadas de manera estable a través de varias divisiones celulares.

Las histonas son fundamentales para la herencia epigenética

En el nucleosoma, tanto el ADN como las histonas se modifican químicamente. El ADN se metila en los residuos de citosina y las histonas se metilan, acetilan o fosforilan. Cada una de estas modificaciones constituye una señal llamada código de histonas. Los avances recientes destacan la metilación como una marca epigenética genuina y la complejidad de la cromatina como el principal portador de las marcas epigenéticas. La presencia de variantes de histonas en lugares y momentos específicos aumenta la complejidad de la organización de la cromatina. Por ejemplo, la variante de la histona H3 CENP-A se incorpora a un nucleosoma de manera independiente de la síntesis de ADN, lo que da como resultado un nucleosoma inusualmente estable.

Herencia de histonas

La metilación del ADN, la deposición de histonas en las hebras de ADN y las modificaciones postraduccionales de las histonas o del código de histonas están conectadas a la maquinaria de replicación. El PCNA, un factor de procesividad del ADN, es la proteína vital que vincula la replicación del ADN con la herencia de marcas epigenéticas. En la horquilla de replicación, los nucleosomas se desplazan de tal manera que los dímeros H2A-H2B se eliminan por completo de la horquilla de replicación. A continuación, los tetrámeros parentales H3-H4 se distribuyen a las hebras hijas, seguidas de la colocación de subunidades de histonas recién sintetizadas en las histonas parentales para completar los nucleosomas.