Ключовата разлика между метилирането на ДНК и ацетилирането на хистон е, че метилирането на ДНК води до метилирани ДНК бази, които водят до инактивиране на ген, докато ацетилирането на хистон е модификация на хистоновите протеини, свързани с нуклеозомната структура.
Епигенетичните модификации са модификации, които водят до регулиране на генната експресия, без да причиняват промяна в нативната последователност на ДНК. В това отношение се извършват две основни химични модификации, метилирането на ДНК и модификацията на хистони, за да причинят ориентационни промени в ДНК, водещи до активиране или инактивиране на генната експресия.
Какво е ДНК метилиране?
ДНК метилирането е основна епигенетична модификация, която се извършва в клетките. Той променя или регулира генната експресия. При това явление ДНК базите се метилират с помощта на метил трансферази. Метиловите групи се прехвърлят от S-аденозил метионин. Случайното метилиране на ДНК бази води до инактивиране на генната експресия. Когато се извършва метилиране на ДНК в регулаторни региони на ДНК като промоторните последователности, CpG острови, проксимални и дистални регулаторни елементи, тези последователности се модифицират, което води до загуба на функция на тези регулаторни региони. В резултат на това транскрипционните фактори няма да се свържат, както се очаква, и се извършва инактивиране или понижаване на генната експресия на транскрипционно ниво. Освен това, тези модификации на ДНК също ще намалят афинитета на РНК полимеразата, за да остане стабилна по време на процеса на транскрипция.
Фигура 01: Метилиране на ДНК
ДНК метилирането или хипер-метилирането на ДНК региони също води до геномно отпечатване, което е важен процес за заглушаване на избрани гени като метод за регулиране на експресията на гените. Мутациите активират метилирането на ДНК в гените. Факторите на околната среда, стресът, диетата, алкохолът и други екзогенни фактори също активират метилирането на ДНК. Например, продължителен хранителен режим, съдържащ висок състав на метилови донори, може да доведе до хиперактивиране на ДНК метилирането, докато продължителен хранителен режим, включващ много ниски концентрации на метилови донори, може да доведе до деметилиране на ДНК.
Какво е ацетилиране на хистони?
Хистоновата модификация е друг вид епигенетична модификация, която причинява генна регулация. Има много различни химически модификации, протичащи върху различните хистонови протеини, свързани с образуването на нуклеозоми по време на хромозомната организация на еукариотите. Тези модификации включват фосфорилиране, ацетилиране, метилиране, гликозилиране и убиквитиниране.
Фигура 02: Ацетилиране на хистон
Ацетилирането на хистони се медиира от ензими ацетил трансфераза, които ацетилират аминокиселинни остатъци на различни хистонови субединици. Лизиновите аминокиселинни остатъци на хистоновите протеини се ацетилират лесно. След ацетилирането се извършва декондензация, създавайки по-отворена структура. Това ще позволи на ДНК да бъде изложена повече за транскрипционното активиране. Тази ориентационна промяна, причинена от декондензацията на нуклеозомната структура, ще позволи РНК полимеразата и транскрипционните фактори да бъдат наети лесно, за да инициират транскрипция. Обратно, когато се извършва деацетилиране на хистони, нуклеозомната структура претърпява кондензация, което ще предотврати активирането на транскрипцията.
Какви са приликите между метилирането на ДНК и ацетилирането на хистони?
- И двете са епигенетични модификации, които се извършват, за да регулират генната експресия.
- И двете се случват само при еукариоти.
- Освен това, химически модификации в резултат на ензимна активност се извършват и в двата сценария.
- Екзогенни фактори като среда, стрес, диета и алкохол регулират и двата процеса.
- И двата процеса няма да доведат до промяна на последователността на ДНК.
- Тези процеси протичат в ядрото.
Каква е разликата между метилирането на ДНК и ацетилирането на хистони?
Метилирането на ДНК и ацетилирането на хистони са епигенетични модификации. Въпреки това, докато метилирането на ДНК се извършва на ниво ДНК, ацетилирането на хистон е химическа ковалентна модификация, която се извършва в протеините като пост-транслационна модификация на хистонови протеини. И така, това е ключовата разлика между метилирането на ДНК и ацетилирането на хистони. ДНК метилирането инактивира транскрипцията, като същевременно инхибира инициирането на транскрипция и намалява стабилността на РНК. Обратно, ацетилирането на хистони ще доведе до декондензация на нуклеозомата, което води до активиране на транскрипцията.
Инфографиката по-долу представя разликите между метилирането на ДНК и ацетилирането на хистони в таблична форма за сравнение едно до друго.
Обобщение – ДНК метилиране срещу ацетилиране на хистони
Епигенетичните модификации са от съществено значение за внасянето на голямо разнообразие в пътя на генната експресия чрез улесняване на регулирането в отговор на флуктуациите в околната среда. Метилирането на ДНК и ацетилирането на хистони са два основни типа епигенетични механизми, които инактивират и активират съответно генната експресия. Въпреки че и двата механизма не променят последователността на ДНК, той участва в създаването на ориентационни промени на ДНК, които насърчават или инхибират генната експресия. ДНК метилирането води до модифициране на ДНК базите чрез метилирането им. Обратно, ацетилирането на хистони е ацетилирането на избрани аминокиселинни остатъци, което води до декондензиран хроматин. Тези механизми се активират в отговор на стимули и играят важна роля в регулирането на експресията на определен ген. По този начин това обобщава разликата между метилирането на ДНК и ацетилирането на хистони.
