La metilación del ADN y la acetilación de histonas son, como la mayoría de los procesos biológicos, catalizadas por enzimas con actividad específica. Como la metilación del ADN y la acetilación de histonas son, químicamente hablando, muy diferentes entre sí, voy a considerar cada una por separado.
El tipo más común de metilación del ADN es la metilación de la citosina, que es catalizada por las enzimas DNA metiltransferasa (DNMT). Estas enzimas (al menos en animales, la historia es un poco diferente en las plantas) metilan las citosinas que son seguidas por guanosinas (generalmente denominadas dinucleótidos CpG). Los DNMT vienen en dos sabores: DMNT de mantenimiento y DNMT de establecimiento. Las DNMT de mantenimiento son responsables de establecer la metilación apropiada en la posterior replicación del ADN recién sintetizado; esencialmente, aseguran que la metilación se hereda de forma estable después de la mitosis. Las DNMT de mantenimiento tienen especificidad para las CpG no metiladas que se emparejan por pares con las CpG metiladas, por lo que esencialmente usan la cadena “vieja” de una nueva doble hélice como plantilla de metilación para la cadena “nueva”.
Los DNMT de establecimiento crean nuevas marcas de metilación en los CpG. Estos trabajan al asociarse con otra proteína que se une al ADN de una manera específica de la secuencia; este cofactor asociado concede la especificidad DNMT y lo dirige a CpG específicos. La transcripción y traducción de cofactores se regula de una manera ambientalmente dependiente, por lo que el establecimiento es típicamente una respuesta adaptativa a un nuevo entorno.
La acetilación de histonas, por otro lado, está catalizada por histonas acetiltransferasas (y es eliminada por histonas desacetilasas). Hay una enorme cantidad de aminoácidos específicos en las histonas que pueden estar acetilados; como resultado, también hay una enorme cantidad de HAT. Estas enzimas generalmente muestran especificidad por solo una o dos lisinas específicas cada una, y la acetilación de diferentes lisinas causa diferentes efectos posteriores. Los dominios HAT están típicamente asociados con otros dominios proteicos (como los bromodominios) que reconocen características específicas de las histonas (como otras modificaciones) y dirigen la actividad del HAT en consecuencia.
Tanto la metilación del ADN como la acetilación de histonas están influenciadas por el entorno celular, típicamente por el DNMT o el HAT que están sujetos a la regulación transcripcional, o por los cofactores que otorgan especificidad sujeta a ese tipo de regulación.
