Epigenetiska markörer reglerar om olika regioner i ett genom är ”öppna” eller ”slutna”. På det sättet styr de om generna är ”på” eller ”av”. En central punkt i sammanhanget är att epigenetiska markörer kan ärvas och ger ett sätt att föra tillståndet ”på” eller ”av” vidare när cellen delar sig. För närvarande känner vi till tre huvudaktörer: RNA, nukleosomen och DNA-metylering – epigenetikens tre grundpelare. De här tre aktörerna samspelar intimt med varandra och ger på så sätt den samordnade orkestrering för att slå på och av gener som är nödvändig för att åstadkomma en komplex organism.

RNA
RNA är främst känt som en budbärare – som den molekyl som överför genetisk information från DNA till proteintillverkningsfabrikerna utanför cellkärnan – men nu erkänns RNA i allt högre grad som en av nyckelaktörerna inom epigenetiken. För närvarande känner vi till två typer av ”epigenetiskt” RNA. I det ena fallet är det mycket små RNA-molekyler som kallas små interferens-RNA (siRNA), i det andra mycket stora RNA som kallas icke-kodande RNA (ncRNA). siRNA är inblandat i bildandet av den ”slutna” konfiguration som förekommer på vissa ställen i DNA, speciellt vid de repetitiva sekvenserna vid centromererna och på vissa andra ställen i genomet. Vissa ncRNA hjälper till att skapa en ”öppen” konfiguration i specifika genomregioner, medan andra ncRNA åstadkommer en ”sluten” konfiguration, antingen i specifika regioner eller t.o.m. hos en hel kromosom. I en del exempel har man sett det krävs en kontinuerlig produktion av något av dessa RNA:n för att minnet av den ”öppna” eller ”slutna” konfigurationen ska överföras till dottercellerna vid en celldelning. Man kan därför betrakta RNA-molekylerna som epigenetiska markörer.

Nukleosomen
Nukleosomen, som är uppbyggd av fyra olika histonproteiner, används för att förpacka DNA i cellkärnan. Histonproteinerna kan modifieras på många olika ställen genom att man lägger till eller tar bort antingen små kemiska grupper, som acetyl-, metyl- och fosfatgrupper, eller större ”proteinbihang”, som kallas ubikvitin. De här modifieringarna påverkar hur nukleosomen fungerar, och det påverkar i sin tur bl.a. hur ”öppet” eller ”slutet” kromatinet blir. Det finns tecken som tyder på att specifika kombinationer av histonmodifikationer kan läsas som en kod, och t.ex. avgöra om motsvarande gen ska slås på eller av. Man tror att det finns en uppsättning faktorer som är inblandade i detta och som var och en känner igen och binder till en given modifiering i en specifik position på en specifik histon. Förutom modifieringar av histoner finns det ett antal ”varianthistoner”, som var och en är släkt med någon av de fyra kärnhistonerna men har speciella egenskaper. De kan exempelvis bidra till att göra en nukleosom mer ”öppen” eller ”sluten”. Slutligen har vi linker-histonen H1, som spelar en viktig roll i regleringen av hur tätt nukleosomerna är packade. Histonmodifieringar och histonvarianter är centrala aktörer i de epigenetiska processerna hos alla organismer.

DNA-metylering
DNA består av fyra olika baser, som utgör de fyra bokstäverna i den genetiska koden: adenin, cytosin, guanin och tymin. Ibland kan en liten kemisk grupp som heter metyl- sättas på en bas. Det gör att man får en extra informationsnivå. I högre organismer (dvs. inte bakterier) är metylering i stort sett begränsad till basen cytosin. Metylerat cytosin är kopplat till bildandet av ”slutet” kromatin och alltså till att gener stängs av. Man tror att detta sker med hjälp av en uppsättning faktorer som känner igen och binder till den modifierade basen. En tanke är att cytosinmetyleringen först uppkom som ett ”försvar” mot invaderande DNA-bitar, s.k. transposoner. Senare har man också tänkt sig att metyleringen är en mekanism för epigenetisk genreglering. En viktig egenskap hos DNA-metyleringen är att den kan kopieras på ett troget sätt under DNA-replikationen, dvs. när cellerna kopierar sina kromosomer inför celldelningen. Det här är ett bra exempel på hur epigenetisk information överförs från en cellgeneration till nästa. DNA-metylering förekommer hos många högre organismer, men inte alla.