在20世紀70年代，科學家們就開始設計能夠影響DNA甲基化并改變染色質的促分化藥物。隨著癌癥基因組測序的進展，許多與染色質蛋白調節相關的基因突變被發現，這加深了人們對染色質復雜性及其在腫...
在20世紀70年代，科學家們就開始設計能夠影響DNA甲基化并改變染色質的促分化藥物。隨著癌癥基因組測序的進展，許多與染色質蛋白調節相關的基因突變被發現，這加深了人們對染色質復雜性及其在腫瘤發生中作用的理解。最近，《新英格蘭醫學雜志》（NEJM）發表了一篇重要綜述，概述了表觀遺傳相關的已獲批藥物及其臨床效果、當前研究中的表觀遺傳藥物以及表觀遺傳療法面臨的挑戰。
表觀遺傳學的研究始于DNA和組蛋白，這兩者在染色質的結構和功能上緊密相連。染色質的基本單位——核小體，由一個146 bp的DNA片段和包裹其中的組蛋白八聚體組成。組蛋白家族包括H2A、H2B、H3、H4及其多種變體，其中一些具有獨特功能。DNA和組蛋白通過調節親和性和功能而發生修飾，這些修飾的變化是腫瘤的標志之一。表觀遺傳療法的目標是使DNA甲基化模式或促進惡性表型的組蛋白翻譯后修飾正常化。
調節DNA復制和修復以及RNA翻譯的機制涉及調節DNA中胞嘧啶甲基化的酶，以及多樣化的翻譯后組蛋白修飾。富含賴氨酸的N端組蛋白“尾巴”的翻譯后修飾包括乙酰化、甲基化、泛素化、磷酸化和類泛素化。盡管修飾多樣，組蛋白修飾及其調節酶都高度特異，修飾后的殘基在表觀基因組中非常特定，因此科學家們創造了專門術語來描述這些修飾。例如，H3K9ac表示在組蛋白H3的第9個賴氨酸殘基上添加了一個乙酰基（ac）。H3K9me3表示在同一氨基酸上添加了三個甲基（me3）。乙酰化和甲基化通常是組蛋白的標志，而不是翻譯后修飾。乙酰化通常導致開放活躍的染色質狀態，而甲基化則更為復雜，其作用多樣，并依賴于被修飾的殘基。在某些位點如H3K9，甲基化與抑制性染色質狀態相關；而在其他位點如H3K4，甲基化則與基因轉錄相關。
調節組蛋白翻譯后表觀遺傳修飾的酶可分為寫入者、擦除者、讀取者和搬運工，以區分超過700種調節染色質功能的蛋白質的作用。寫入者負責添加修飾，包括DNA甲基轉移酶（DNMTs）、組蛋白賴氨酸甲基轉移酶（KMTs）和組蛋白乙酰轉移酶（HATs）。擦除者包括組蛋白賴氨酸去甲基酶（KDMs）和組蛋白去乙酰酶（HDACs），負責移除翻譯后修飾。結構域和染色質域蛋白可以“讀取”乙酰化或甲基化的殘基，因此被稱為讀取者。搬運工是染色質重塑蛋白，負責移動染色體，允許基因轉錄。塑形者和絕緣體則代表其他功能。由此可見，記憶也可以通過類似的方式進行描述。
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