Гистоны метилируются ферментами под названием гистон-метилтрансферазы, и это реверсируется ферментами гистон-деметилазами (Рисунок 1-30). Метилирование гистонов может заглушить гены, тогда как деметилирование гистонов может активировать гены. DNA также могут быть метилированы, и это также заглушает гены. Деметилирование DNA реверсирует это. Метилирование DNA регулируются DNA-метилтрансферазой (DNMT), а деметилирование DNA-деметилазой (Рисунок 1-30). Существует множество форм метилтрансфераз, и они все отмечают свои субстраты метильными группами, донором которых является 1-метилфосфат через S-аденозилметионин (SAMe) (Рисунок 1-30). Когда нейротрансмиссия, наркотики или окружающая среда влияет на метилирование, это регулирует, какие гены эпигенетически заглушаются или экспрессируются.
Метилирование DNA может в конечном итоге привести к деацетилированию гистонов, активируя ферменты гистондеацетилазы (HDAC). Деацетилирование гистонов также оказывает заглушающее действие на экспрессию гена (Рисунок 1-30). Метилирование и деацетилирование сжимает хроматин, таким образом, молекулярные ворота закрываются. Это предотвращает доступ транскрипционных факторов к участкам промотора, которые активируют гены; следовательно, гены заглушены и не транскрибируются в RNA, а также не транслируются в белки (Рисунок 1-30). С другой стороны, деметилирование и ацетилирование представляют собой противоположность: они декомпрессируют хроматин и молекулярные ворота открываются, и, следовательно, факторы транскрипции могут попасть в область промотора генов и активировать их (Рисунок 1-30). Активированные гены, таким образом, становятся частью молекулярной индивидуальности данной клетки.
Как эпигенетика поддерживает или изменяет существующее положение [status quo] Некоторые ферменты пытаются сохранить статус-кво клетки, такие как DNMT1 (DNA-метилтрансфераза 1), которая поддерживает метилирование определенных областей DNA и держит различные гены заглушенными на протяжении их жизни.
Раньше считалось, что, как только клетка дифференцируется, эпигенетическая структура активации гена и молчание генов остаются стабильным на протяжении жизни клетки. Однако теперь известно, что существуют различные обстоятельства, при которых эпигенетика может изменить зрелые, дифференцированные нейроны. Несмотря на то что первоначальная эпигенетическая структура нейрона действительно устанавливается во время нейроразвития, для того чтобы дать каждому нейрону собственную пожизненную “личность”, сейчас кажется, что сюжетная линия некоторых нейронов, являет собой их отклик на собственный последовательный опыт на протяжении всей жизни с изменяющейся дугой характера, тем самым вызывая изменения в эпигеноме. В зависимости от того, что происходит с нейроном (например, жестокое обращение с детьми, стресс для взрослых, диетические недостатки, новые продуктивные знакомства, психотерапия, злоупотребление наркотиками или прием психотропных терапевтических медикаментов), теперь кажется, что ранее заглушенные гены могут активироваться и/или ранее активированные гены могут заглушатся (Рисунок 1-30). Когда это происходит, в характере нейронов могут происходить как благоприятные, так и неблагоприятные события. Благоприятные эпигенетические механизмы могут быть инициированы в процессе обучения (например, формирование пространственной памяти) или терапевтическим действием психофармакологических агентов. С другой стороны, неблагоприятные эпигенетические механизмы могут быть инициированы, в процессе формирования зависимости от наркотических веществ, разного рода форм “анормального обучения”, например, когда усваивается страх, тревожное расстройство или состояние хронической боли.