Nøkkelforskjellen mellom DNA-metylering og histonacetylering er at DNA-metylering resulterer i metylerte DNA-baser som fører til geninaktivering, mens histonacetylering er en modifikasjon av histonproteinene assosiert med nukleosomstrukturen.
Epigenetiske modifikasjoner er modifikasjoner som resulterer i genuttrykksregulering uten å forårsake noen endring i den opprinnelige sekvensen til DNA. I denne forbindelse finner to hovedkjemiske modifikasjoner, DNA-metylering og histonmodifikasjon, sted for å forårsake orienteringsendringer i DNA, noe som fører til aktivering eller inaktivering av genuttrykk.
Hva er DNA-metylering?
DNA-metylering er en epigenetisk hovedmodifikasjon som finner sted i celler. Det endrer eller regulerer genuttrykk. I dette fenomenet metyleres DNA-baser ved hjelp av metyltransferaser. Metylgruppene overføres fra S-adenosylmetionin. Den tilfeldige metyleringen av DNA-baser fører til inaktivering av genuttrykk. Når metylering av DNA finner sted i regulatoriske regioner av DNA, slik som promotersekvensene, CpG-øyer, proksimale og distale regulatoriske elementer, blir disse sekvensene modifisert, noe som fører til tap av funksjon av disse regulatoriske områdene. Som et resultat vil ikke transkripsjonsfaktorene binde seg som forventet, og inaktivering eller nedregulering av genuttrykk på transkripsjonsnivå finner sted. Videre vil disse DNA-modifikasjonene også redusere affiniteten til RNA-polymerase for å forbli stabil under transkripsjonsprosessen.
Figur 01: DNA-metylering
DNA-metylering eller hypermetylering av DNA-regioner fører også til genomisk preging, som er en viktig prosess for å dempe utvalgte gener som en metode for å regulere ekspresjonen av genene. Mutasjoner aktiverer DNA-metylering i gener. Miljøfaktorer, stress, kosthold, alkohol og andre eksogene faktorer aktiverer også DNA-metylering. For eksempel kan et forlenget kostholdsmønster som inneholder en høy sammensetning av metyldonorer føre til hyperaktivering av DNA-metylering, mens et forlenget kostholdsmønster som utgjør svært lave konsentrasjoner av metyldonorer kan føre til demetylering av DNA.
Hva er histonacetylering?
Histonemodifikasjon er en annen type epigenetisk modifikasjon som forårsaker genregulering. Det er mange forskjellige kjemiske modifikasjoner som finner sted på de forskjellige histonproteinene assosiert med nukleosomdannelse under den kromosomale organiseringen av eukaryoter. Disse modifikasjonene inkluderer fosforylering, acetylering, metylering, glykosylering og ubiquitinering.
Figur 02: Histonacetylering
Histonacetylering medieres av acetyltransferase-enzymer som acetylerer aminosyrerester av forskjellige histonunderenheter. Lysinaminosyrerestene til histonproteinene blir lett acetylert. Etter acetylering skjer dekondensering, noe som gir en mer åpen struktur. Dette vil tillate DNA å bli eksponert mer for transkripsjonsaktivering. Denne orienteringsendringen forårsaket av dekondensasjonen av nukleosomstrukturen vil tillate at RNA-polymerase og transkripsjonsfaktorene lett kan rekrutteres for å starte transkripsjon. I motsetning til dette, når histon-deacetylering finner sted, gjennomgår nukleosomstrukturen kondensering, noe som vil forhindre aktivering av transkripsjon.
Hva er likhetene mellom DNA-metylering og histonacetylering?
- Begge er epigenetiske modifikasjoner som finner sted for å regulere genuttrykk.
- Begge finner sted bare i eukaryoter.
- I tillegg finner kjemiske modifikasjoner som et resultat av en enzymatisk aktivitet sted i begge scenariene.
- Eksogene faktorer som miljø, stress, kosthold og alkohol regulerer begge prosessene.
- Begge prosessene vil ikke resultere i noen DNA-sekvensendring.
- Disse prosessene foregår i kjernen.
Hva er forskjellen mellom DNA-metylering og histonacetylering?
DNA-metylering og histonacetylering er begge epigenetiske modifikasjoner. Imidlertid, mens DNA-metylering finner sted på DNA-nivå, er histonacetylering en kjemisk kovalent modifikasjon som finner sted i proteiner som en post-translasjonell modifikasjon av histonproteiner. Så dette er nøkkelforskjellen mellom DNA-metylering og histonacetylering. DNA-metylering inaktiverer transkripsjon mens den hemmer initiering av transkripsjon og reduserer RNA-stabilitet. I motsetning til dette vil histonacetylering føre til dekondensering av nukleosomet som fører til aktivering av transkripsjon.
Infografien nedenfor presenterer forskjellene mellom DNA-metylering og histonacetylering i tabellform for side ved side-sammenligning.
Sammendrag – DNA-metylering vs histonacetylering
Epigenetiske modifikasjoner er avgjørende for å bringe mye mangfold til genekspresjonsveien ved å lette regulering som svar på miljøsvingninger. DNA-metylering og histonacetylering er to hovedtyper av epigenetiske mekanismer som henholdsvis inaktiverer og aktiverer genuttrykk. Mens begge mekanismene ikke endrer DNA-sekvensen, deltar den i å skape orienteringsendringer av DNA som enten fremmer eller hemmer genuttrykk. DNA-metylering resulterer i å modifisere DNA-baser ved å metylere dem. I kontrast er histonacetylering acetylering av utvalgte aminosyrerester, noe som fører til dekondensert kromatin. Disse mekanismene aktiveres som respons på stimuli og spiller en viktig rolle i å regulere uttrykket av et bestemt gen. Dermed oppsummerer dette forskjellen mellom DNA-metylering og histonacetylering.
