Regulación epigenética de la estructura de la cromatina

La compactación de la cromatina es un medio crítico para regular la transcripción de genes al hacer que los genes sean inaccesibles a los factores de transcripción y las ARN polimerasas. Los modos de compactación de la cromatina incluyen la metilación de las histonas. Los resultados combinatorios de estas y otras modificaciones de las histonas pueden promover la compactación regional de la cromatina que se revierte fácilmente, mientras que la metilación del ADN conduce a una represión estable a largo plazo. A la inversa, la cromatina puede transformarse en un estado «abierto» por las demetilasas de histonas (trxG) , histonas acetilasas HAT y/o ADN desmetilasas, incluidas Jmjd3 y Utx. Es importante destacar que la eliminación de los loci de genes específicos generalmente implica la regulación positiva de los factores de transcripción específicos del tejido que guían los complejos activadores del gen en cuestión, o la eliminación de los represores específicos del tejido, en lugar de la modulación descendente global de los factores de compactación.

Durante la embriogénesis temprana, las células madre embrionarias mantienen las histonas en muchos loci de genes en estado metilado bivalente, preparadas para la diferenciación apropiada. Durante el desarrollo, los genes específicos del linaje pierden sus marcas de represión, lo que permite la diferenciación específica del linaje y los genes no deseados pierden las marcas de activación para su apagado. Las células adultas no proliferativas y diferenciadas mantienen marcas de metilo establecidas durante la embriogénesis, probablemente en un estado inmutable estable configuración. Sin embargo, muchos tejidos se someten a un mantenimiento homeostático en el que las células madre producen constantemente una progenie diferenciada. Estos tejidos incluyen pulmón, intestino y sangre, así como la piel.

Por ejemplo, para la regeneración de la piel asociada y los pelos luego de las heridas, la epidermis interfolicular de la piel (IFE) requiere múltiples niveles de regulación epigenética. Su capa basal contiene células madre embrionarias, cuya progenie se diferencia continuamente en células de todas las capas superiores. Los células madre embrionarias de IFE son normalmente de naturaleza unipotente, lo que sugiere un control epigenético estricto de genes no epidérmicos. En contraste, las células madre embrionarias de folículo piloso (HF), que generan varios tipos de tricocitos durante el crecimiento del cabello y pueden contribuir a la regeneración de IFE después de la herida, probablemente muestran un mayor grado de flexibilidad. Los perfiles epigenéticos de los células madre embrionarias de IFE y HF se han estudiado ampliamente. Es importante destacar que, aunque se han identificado características de células madre embrionarias intrínsecas, trabajos recientes apuntan al microentorno del nicho como un potente modificador de las decisiones finales del destino. Finalmente, la regeneración de tejidos dañados viene con su propio conjunto de requisitos epigenéticos, en los cuales cualquiera de los células madre embrionarias residentes puede ser epigenéticamente alteradas para el reclutamiento y la diferenciación, o las células diferenciadas pueden sufrir una transdiferenciación. Se sabe mucho menos sobre la contribución epigenética a la curación, en parte debido a la complejidad de este proceso. Sin embargo, se cree que al menos algunos cambios epigenéticos se logran a través de la interacción con productos bacterianos y citoquinas generadas durante la inflamación.