Epigenetika adalah cabang biologi yang tampaknya menjadi lebih penting karena lebih banyak yang diketahui tentang regulasi transkripsi. Definisi cararn pertama oleh Conrad Waddington melibatkan studi tentang interaksi antara gen dan produknya yang memunculkan fenotipe. Namun, definisi ini telah menjadi usang karena ruang lingkup studinya telah disempurnakan. Saat ini didefinisikan sebagai setiap perubahan kromatin yang tidak menyiratkan perubahan dalam urutan DNA dan yang dapat berlangsung selama satu atau lebih generasi [Boyko dan Kovalchuk, 2008]. Jika DNA mengandung informasi yang diperlukan untuk ekspresi semua protein dan RNA yang diperlukan untuk sinyal, sintesis, dan organisasi semua senyawa yang diperlukan untuk kelangsungan hidup makhluk hidup, epigenetik adalah faktor yang memodulasi ekspresi gen ini.
Epigenetika dengan demikian terdiri dari sejumlah besar modifikasi, dengan mekanisme aksi yang sangat bervariasi. Yang paling banyak dipelajari adalah metilasi DNA, perubahan kovalen dan non-kovalen pada histon, dan RNA nonkode.
Enzim DNA methyltransferase (MTase) memetilasi sitosin dari untai DNA untuk membungkam ekspresi banyak gen.
Metilasi DNA: Aktivitas sitosin-metiltransferase mengkatalisis transfer gugus metil teraktivasi dari S-adenosil metionin ke posisi 5 ‘cincin sitosin. Metilasi DNA adalah proses epigenetik terpenting pada eukariota. Pada mamalia, metilasi DNA terjadi hampir secara eksklusif pada residu sitosin, pada apa yang disebut pulau CpG, sedangkan pada tumbuhan metilasi dapat terjadi pada CpG, CpNpG, dan CpNpH (di mana H adalah A, T, atau C). Efek metilasi ini pada residu sitosin dalam DNA umumnya adalah pembungkaman gen di mana ia terjadi. Perlu dicatat bahwa banyak metilasi diperlukan di sepanjang rantai gen untuk dibungkam, dan ekspresinya, oleh karena itu, dikurangi atau dihentikan.
Perubahan Kovalen dan Non-Kovalen dari Histon: Histon adalah protein yang membungkus DNA eukariotik di dalam nukleus ketika tidak ditranskripsi. Ujung terminal amino dari protein ini diekspos sedemikian rupa sehingga asam aminonya dapat dimodifikasi dengan cara kovalen, lebih tahan lama, atau non-kovalen, yang dihasilkan oleh gaya yang lebih sementara. Modifikasi yang paling umum terjadi pada asam amino lisin dan arginin, yang ekornya sangat kaya. Metilasi biasanya menciptakan ikatan yang lebih erat antara DNA dan histon, sehingga bagian DNA tersebut sulit untuk ditranskripsi. Asetilasi, di sisi lain, sering mengendurkan pengikatan ini yang memungkinkan masuknya protein yang diperlukan untuk memulai transkripsi.
Tetapi ada banyak lagi modifikasi histon : fosforilasi, deaminasi, isomerisasi prolin, dan ubiquitinasi. Perilaku terakhir dari histon adalah jumlah dari beberapa modifikasi yang bekerja secara sinergis.
Akhirnya, RNA non-coding mengontrol ekspresinya melalui penyatuan homolog yang lemah, dengan salah satu dari dua untai DNA. Saat ini ada banyak kelompok ilmiah yang didedikasikan untuk menemukan RNA kecil, sekitar 21-24 bp, yang dapat mengatur ekspresi protein secara negatif. RNA kecil yang dihasilkan selama transkripsi DNA ini dapat mengikat salah satu untai DNA atau RNA dari gen asalnya atau gen lain dengan homologi basa. Efek pengikatan RNA ini negatif untuk ekspresi untai yang mereka ikat.