Nøkkelforskjell – DNA vs histonmetylering
Metylering er en biologisk prosess der en metylgruppe (CH3) legges til et molekyl og modifiseres for å øke eller undertrykke dets aktivitet. I genetikksammenheng kan metylering forekomme på to nivåer: DNA-metylering og histonmetylering. Begge prosessene påvirker transkripsjonsprosessen av gener direkte og kontrollerer ekspresjonen av gener. Ved DNA-metylering tilsettes en metylgruppe enten til cytosin- eller adenin-nukleotidet til DNA-molekylet, som modifiserer de to nukleotidrestene for å undertrykke funksjonen til gentranskripsjon og forhindre ekspresjon av gener. Ved histonmetylering tilsettes en metylgruppe til aminosyrene i histonproteinet. Dette er nøkkelforskjellen mellom DNA- og histonmetylering.
Hva er DNA-metylering?
Den epigenetiske prosessen der metylgrupper legges til et DNA-molekyl for å kontrollere ekspresjonen av gener er kjent som DNA-metylering. DNA-metylering endrer ikke sekvensen til DNA, men påvirker aktiviteten til DNA. Denne prosessen er nødvendig for normal utvikling av en organisme og er knyttet til mange viktige prosesser i kroppen som inkluderer bevaring av kromosomstabilitet, embryonal utvikling, karsinogenese, aldring, x-kromosominaktivering og undertrykkelse av transponerbare elementer. Når metyleringsprosessen skjer ved en promotorregion av et gen, er den involvert i undertrykkelsen av gentranskripsjon. Et DNA-molekyl består av en kombinasjon av fire (04) nukleotider: adenin, guanin, tymin og cytosin. Av de fire DNA-basene kan adenin og cytosin metyleres. Under DNA-metylering tilsettes en metylgruppe til det 5th karbonet i cytosinringen for å omdanne cytosinbasen til 5-metylcytosin. Denne cytosinrestmodifikasjonsprosessen katalyseres av et enzym kjent som DNA-metyltransferase. En modifisert cytosinbase er tilstede ved siden av en guaninbase. Derfor, i den doble spiralstrukturen til DNA, er modifiserte cytosinbaser tilstede diagon alt i forhold til hverandre på motsatte DNA-tråder.
Figur 01: DNA-metylering
Adenin-metylering er prosess som finnes i planter, bakterier og pattedyr. DNA-metylering av planter og andre organismer finnes i tre forskjellige sekvenssammenhenger. De er CG, CHH og CHG, der H refererer til enten adenin, tymin eller cytosin.
Hva er histonmetylering?
Histone er et protein som utgjør nukleosomet, som er den strukturelle enheten til det eukaryote kromosomet. Nukleosomet vikler seg rundt DNA-dobbelhelixen som resulterer i dannelsen av kromosomer. Histonmetylering er en prosess som overfører metylgrupper til aminosyrene i histonproteinet. DNA er viklet rundt to sett med identiske histonproteiner referert til som en proteinoktamer. De fire typene histonproteiner (to kopier hver) involvert i denne formasjonen er H2A, H2b, H3 og H4. Disse fire typene histonproteiner består av en haleforlengelse. Disse haleforlengelsene fungerer som mål for nukleosommodifisering ved metylering. Aktiveringen og inaktiveringen av DNA avhenger i stor grad av haleresten som er metylert og dens evne til metylering.
Figur 02: Histonmetylering
Metylering av histoner påvirker transkripsjonen av gener direkte. Den har evnen til å enten øke eller redusere prosessen, som avhenger av typen aminosyrer i histonproteinet som skal metyleres og av antall metylgrupper festet. Transkripsjonsprosessen er forbedret på grunn av noen metyleringsreaksjoner som svekker bindingene som er tilstede mellom histonhaler og DNA. Dette skjer på grunn av aktivering av avviklingsprosessen av DNA fra nukleosomet som letter interaksjonen mellom transkripsjonsfaktorene, polymeraser og DNA. Denne prosessen er et kritisk trinn i reguleringen av genuttrykk og resulterer i ekspresjon av forskjellige gener av forskjellige celler. Metylering av histonproteiner skjer på halerester, oftest på lysin (K) rester av histonhaler av H3 og H4 og også på arginin (R). Lysin og arginin er aminosyrer. Histonmetyltransferase er et enzym som brukes til å overføre metylgrupper til lysin og arginin, halerestene til H3 og H4 histonproteiner.
Hva er likheten mellom DNA og histonmetylering?
I begge prosessene tilsettes metylgrupper
Hva er forskjellen mellom DNA og histonmetylering?
DNA vs histonmetylering |
|
| Tilsetning av en metylgruppe til cytosin- eller adenin-nukleotider i et DNA-molekyl er kjent som DNA-metylering. | Overføring av metylgrupper til aminosyrene i histonproteinene er kjent som histonmetylering. |
| Catalyst | |
| Tilsetningen av metylgruppe til cytosinresten katalyseres av DNA-metyltransferase. | Reaksjonen som overfører metylgrupper til aminosyren i histonprotein, katalyseres av histonmetyltransferase. |
| Function | |
| Hvis DNA-metylering skjer i promotorregionen til et gen, undertrykker det transkripsjonen av gener og forhindrer genuttrykk. | Hvis histonmetylering oppstår, fremmer det avviklingen av DNA fra det innpakkede nukleosomet og letter interaksjonen mellom transkripsjonsfaktorer og polymeraser med DNA og forbedrer gentranskripsjonsprosessen. |
Sammendrag – DNA vs histonmetylering
Metylering er en prosess der en metylgruppe legges til et molekyl som DNA eller protein. I sammenheng med genetikk påvirker DNA-metylering og histonmetylering direkte reguleringen av transkripsjon av et gen og kontrollerer genuttrykket til celler. Reaksjonene til DNA-metylering og histonmetylering katalyseres av henholdsvis DNA og histonmetyltransferase. Når en metylgruppe legges til DNA, er det kjent som DNA-metylering, og når en metylgruppe legges til aminosyrer i histonproteinet, er det kjent som histonmetylering. Dette er forskjellen mellom DNA- og histonmetylering.
Last ned PDF-versjon av DNA og histonmetylering
Du kan laste ned PDF-versjon av denne artikkelen og bruke den til offline-formål i henhold til sitatnotater. Last ned PDF-versjon her Forskjellen mellom DNA og histonmetylering
