Cellular processes that control transcription of genetic information are critical for cellular function, and are often implicated in psychiatric and neurological disease states. Among the most critical of these processes are epigenetic mechanisms, which serve to link the cellular environment with genomic material. Until recently our understanding of epigenetic mechanisms has been limited by the lack of tools that can selectively manipulate the epigenome with genetic, cellular, and temporal precision, which in turn diminishes the potential impact of epigenetic processes as therapeutic targets. This review highlights an emerging suite of tools that enable robust yet selective interrogation of the epigenome. In addition to allowing site-specific epigenetic editing, these tools can be paired with optogenetic approaches to provide temporal control over epigenetic processes, allowing unparalleled insight into the function of these mechanisms. This improved control promises to revolutionize our understanding of epigenetic modifications in human health and disease states.
Los procesos celulares que controlan la transcripción de la información genética son esenciales para la función celular y con frecuencia se relacionan con enfermedades psiquiátricas y neurológicas. Los mecanismos epigenéticos son uno de los procesos más importantes que permiten relacionar el ambiente celular con el material genético. Hasta hace poco nuestra comprensión de los mecanismos epigenéticos ha estado limitada por la falta de herramientas que puedan manipular selectivamente el epigenoma con precisión genética, celular y temporal, lo que a su vez disminuye el potencial impacto de los procesos epigenéticos como blancos terapéuticos. Esta revisión destaca la aparición de un conjunto de herramientas que facilita un examen consistente y selectivo del epigenoma, Además de permitir la edición epigenética sitio-específica, estas herramientas pueden complementarse con mecanismos optogenéticos para proveer un control temporal sobre los procesos epigenéticos, lo que favorece una mirada novedosa sobre la función de estos mecanismos, Este control perfeccionado promete revolucionar nuestra comprensión de las modificaciones epigenéticas en la salud y en la enfermedad en humanos.
Les processus cellulaires contrôlant la transcription de l'information génétique sont essentiels à la fonction cellulaire et souvent impliqués dans les pathologies psychiatriques et neurologiques. Les mécanismes épigénétiques en sont parmi les plus importants, liant l'environnement cellulaire au matériel génomique. Jusqu'à récemment, le manque d'outils capables de manipuler sélectivement l'épigénome avec une précision génétique, cellulaire et temporelle, a limité notre compréhension des mécanismes épigénétiques et donc diminué l'impact potentiel des processus épigénétiques comme cibles thérapeutiques. Cet article met en lumière une série d'outils nouveaux qui permettent d'interroger l'épigénome de façon à la fois sélective et fiable. Ces outils, en plus de permettre des réarrangements épigénétiques spécifiques du site, peuvent être appariés à des techniques optogénétiques pour contrôler temporellement les processus épigénétiques, donnant un aperçu incomparable du fonctionnement de ces mécanismes. Ce contrôle amélioré va révolutionner notre compréhension des modifications épigénétiques chez l'homme sain et malade.
Keywords: DNA methylation; cognitive disorder; epigenetics; epigenome editing; histone modification; neuroepigenetics; neuropharmacology; optoepigenetics; psychiatry.