Genetika, imenovana tudi dednost, je preučevanje genov, njihovih variacij in dednosti znotraj organizma. Razdeljen je na tri podskupine: klasična genetika, molekularna genetika in Epigenetika.
Klasična genetika
Klasična genetika je najstarejše področje v genetiki. To izvira iz Gregorja Mendela, ki je opisal postopek dedovanja monogenskih dednih lastnosti (lastnosti, katerih izraz določa samo ena gen). Vendar pa Mendelova pravila veljajo samo za organizme, ki so podedovali dve skupini kromosomi od obeh staršev, kar velja za večino rastlin in živali. Z odkritjem gen povezava, ki navaja, da se nekateri geni, ki kodirajo določeno lastnost, dedujejo skupaj, Mendelovo pravilo, da se vsi geni med mejoza (postopek delitve celic, ki zmanjša število kromosomov za polovico in se pojavi med spolnim razmnoževanjem), je bil ovržen in Mendelova pravila so bila postavljena pod vprašaj. Navedeno pravilo velja samo za gene na istem kromosomu - čim bližje je gen razdalja, večja je verjetnost skupnega dedovanja. Po odkritjih, kot sta genetska koda (DNA in mRNA) ali kloniranje (metode pridobivanja in enakega podvajanja DNA), se je genetika razvila izven klasične genetike.
Molekularna genetika
Molekularna genetika, imenovana tudi molekularna biologija, je del genetike, ki se ukvarja s strukturo, funkcijo in biosintezo nukleinska kislina deoksiribonukleinska kislina (DNA) in ribonukleinska kislina (RNA) na molekularni ravni. Poleg tega se molekularna genetika ukvarja z medsebojnim vplivanjem na molekularni ravni in z različnimi beljakovin, pa tudi preučevanje izražanja genov (genetske informacije o genu), genske regulacije (nadzor aktivnosti genov) in delovanja beljakovin v določeni celici. Tehnike molekularne biologije se v veliki meri uporabljajo za raziskave v medicini in biologiji. Primeri pogosto uporabljenih tehnik vključujejo verižno reakcijo s polimerazo (PCR; in vitro ojačanje DNA), kloniranje DNA in mutageneza (nastanek mutacij v genomu živega organizma). Predmet je leta 1952 dobil ime molekularni biolog in fizik William Astbury, ki je imel pomembno vlogo pri oblikovanju molekularne genetike.
Epigenetika
Epigenetika se ukvarja z dednimi molekularnimi lastnostmi, katerih osnova ni zaporedje DNA. Predpona epi- (grško: επί) navaja, da se namesto tega upoštevajo spremembe "na" DNK. Ločimo med podpolji metilacij (dodajanje skupin CH3) in modifikacijami histonov (histoni = beljakovin ovita z DNA, katerega enoto "oktamer" sestavljata dve kopiji proteinov H2A, H2B, H3 in H4). Osrednja metilacija DNA pri ljudeh je metilacija nukleinske baze citozin v tako imenovanih CpG otokih DNA. Na omenjenih otokih, gvanin baze sledijo citozinske baze (“CpG dinukleotid”). 75% otokov CpG je metiliranih. Učinek metilacije je posredovan z vezavo metila beljakovin. Ti povzročijo zaprtje konformacije nukleosoma (nukleosom = enota DNA in histonski oktamer). Posledično je do metiliranih mest veliko težje dostopati s pomočjo transkripcijskih faktorjev (TPF; beljakovine, ki se vežejo na DNA in delujejo na transkripcijo). Glede na lokacijo metilacij imajo učinek zaviranja transkripcije (transkripcija = transkripcija DNA v RNA) ali povečevanja transkripcije. Metilacijo katalizira široka paleta DNA metiltransferaz - demetilacija (odstranjevanje metilne skupine) z demetilazami. Metilacija velja za evolucijsko najstarejšo funkcijo v smislu trajnega utišanja velikega dela transpozonov (elementov DNA, ki lahko spremenijo svoj lokus (lokacijo)), pri čemer lahko odstranitev ali nov dodatek teh elementov vodi do mutacijskih dogodkov potencialno patološke narave). Če se te metilacije nahajajo v promotorskih regijah, se kopičenje določenih TPF znatno zmanjša. Tako transkripcija segmenta DNA ni mogoča. Metilacije v ojačevalnih sekvencah preprečujejo pritrditev TPF, ki povečujejo transkripcijo. Metilacije v neregulativnih sekvencah zmanjšajo stopnjo transkripcije zaradi nizke afinitete vezave DNA polimeraze na DNA. Le metilacije na dušilcih zaporedij DNA lahko prispevajo k povečanju transkripcijske aktivnosti, saj preprečujejo kopičenje faktorjev, ki zavirajo transkripcijo. Za modifikacije histona je značilen dodatek različnih kemičnih skupin v stranske verige aminokisline histonskih proteinov. Najpogostejši med njimi so acetilacije in metilacije. Acetilacija vpliva samo na aminokislino lizin in povzroči nevtralizacijo pozitivno nabitega lizina. The interakcije z negativno nabito DNA se zmanjša, kar vodi do rahljanja, tj. zmanjšanja zbijanja kompleksa histon-DNA. Rezultat je večja dostopnost transkripcijskih faktorjev. Metilacije histona vplivajo tudi na stopnjo zbijanja konformacije nukleosoma. Tu pa je odvisno od aminokisline ali histonskih proteinov, ne glede na to, ali pride do odpiranja ali zbijanja Druga posebnost je prisotnost histonske kode. "Zaporedje" različnih modifikacij histonov na koncu privede do novačenja tako imenovanih kromatin dejavniki modeliranja - ti proteini glede na vrsto povečajo ali zmanjšajo stopnjo kondenzacije potrditve nukleosoma. Terapija (perspektiva): Ker je optimalen vzorec metilacije celic in tipov celic večinoma neznan, zato je mogoče navesti le manjše izjave o najbolj idealnem razmerju beljakovin v celici, hkrati pa je histonska koda le fragmentarno določena, terapevtske spremembe so trenutno ni koristno. V prihodnosti pa bosta uravnavanje in zniževanje regulacije genov lahko koristna pri zdravljenju bolezni, kot so tumorji, duševne motnje in avtoimunske bolezni, pa tudi pri anti-aging sektorju.
