Ключова разлика – ДНК срещу Хистоново метилиране
Метилирането е биологичен процес, чрез който метилова група (CH3) се добавя към молекула и се модифицира, за да подобри или потисне нейната активност. В контекста на генетиката метилирането може да се случи на две нива: метилиране на ДНК и метилиране на хистони. И двата процеса пряко засягат процеса на транскрипция на гените и контролират експресията на гените. При метилирането на ДНК метилова група се добавя или към цитозин, или към аденинов нуклеотид на ДНК молекулата, което модифицира двата нуклеотидни остатъка, за да потисне функцията на генната транскрипция и да предотврати експресията на гени. При метилирането на хистони, метилова група се добавя към аминокиселините на хистоновия протеин. Това е ключовата разлика между ДНК и метилирането на хистони.
Какво е ДНК метилиране?
Епигенетичният процес, чрез който метиловите групи се добавят към ДНК молекула, за да се контролира експресията на гените, е известен като ДНК метилиране. Метилирането на ДНК не променя последователността на ДНК, но засяга активността на ДНК. Този процес е необходим за нормалното развитие на организма и е свързан с много важни процеси в тялото, които включват запазване на стабилността на хромозомите, ембрионално развитие, канцерогенеза, стареене, инактивиране на х-хромозомата и потискане на преносими елементи. Когато протича процес на метилиране в промоторна област на ген, той участва в потискането на генната транскрипция. Молекулата на ДНК се състои от комбинация от четири (04) нуклеотида: аденин, гуанин, тимин и цитозин. От четирите бази на ДНК аденинът и цитозинът могат да бъдат метилирани. По време на метилиране на ДНК, метилова група се добавя към 5th въглерод на цитозиновия пръстен, за да се превърне цитозиновата база в 5-метилцитозин. Този процес на модификация на цитозиновия остатък се катализира от ензим, известен като ДНК метилтрансфераза. Модифицирана цитозинова база присъства до гуанинова база. Следователно, в двойната спирална структура на ДНК, модифицираните цитозинови бази присъстват диагонално една спрямо друга на противоположни вериги на ДНК.
Фигура 01: ДНК метилиране
Метилирането на аденин е процес, открит в растения, бактерии и бозайници. ДНК метилирането на растения и други организми се среща в три различни контекста на последователност. Те са CG, CHH и CHG, където H се отнася за аденин, тимин или цитозин.
Какво е хистоново метилиране?
Хистонът е протеин, който изгражда нуклеозомата, която е структурната единица на еукариотната хромозома. Нуклеозомата се увива около двойната спирала на ДНК, което води до образуването на хромозоми. Хистоновото метилиране е процес, който прехвърля метилови групи към аминокиселините на хистоновия протеин. ДНК е навита около два комплекта идентични хистонови протеини, наричани протеинов октамер. Четирите вида хистонови протеини (по две копия), участващи в това образуване, са H2A, H2b, H3 и H4. Тези четири вида хистонови протеини се състоят от разширение на опашката. Тези разширения на опашката действат като мишени на нуклеозомна модификация чрез метилиране. Активирането и дезактивирането на ДНК зависи до голяма степен от метилирания остатък и неговия капацитет за метилиране.
Фигура 02: Хистоново метилиране
Метилирането на хистоните влияе пряко върху транскрипцията на гените. Той има способността да увеличава или намалява процеса, което зависи от вида на аминокиселините в хистоновия протеин, който трябва да бъде метилиран, и от броя на прикрепените метилови групи. Процесът на транскрипция се засилва поради някои реакции на метилиране, които отслабват връзките, налични между хистоновите опашки и ДНК. Това се случва поради активирането на процеса на отвиване на ДНК от нуклеозомата, което улеснява взаимодействието между транскрипционните фактори, полимеразите и ДНК. Този процес е критична стъпка в регулирането на генната експресия и води до експресия на различни гени от различни клетки. Метилирането на хистонови протеини се случва върху остатъци от опашка, най-често върху остатъци от лизин (K) на хистонови опашки на H3 и H4, а също и върху аргинин (R). Лизинът и аргининът са аминокиселини. Хистон метилтрансферазата е ензим, който се използва за прехвърляне на метилови групи към лизин и аргинин, опашните остатъци на H3 и H4 хистоновите протеини.
Каква е приликата между ДНК и хистоново метилиране?
И в двата процеса се добавят метилови групи
Каква е разликата между ДНК и хистоново метилиране?
ДНК срещу Хистоново метилиране |
|
| Добавянето на метилова група към цитозин или аденинови нуклеотиди на ДНК молекула е известно като ДНК метилиране. | Прехвърлянето на метилови групи към аминокиселините на хистоновите протеини е известно като хистоново метилиране. |
| Catalyst | |
| Добавянето на метилова група към цитозиновия остатък се катализира от ДНК метилтрансфераза. | Реакцията, която прехвърля метилови групи към аминокиселината на хистонов протеин, се катализира от хистон метилтрансфераза. |
| Функция | |
| Ако метилирането на ДНК настъпи в промоторната област на ген, то потиска транскрипцията на гените и предотвратява генната експресия. | Ако настъпи метилиране на хистони, то насърчава отвиването на ДНК от обвитата нуклеозома и улеснява взаимодействието на транскрипционните фактори и полимеразите с ДНК и подобрява процеса на транскрипция на ген. |
Обобщение – ДНК срещу хистоново метилиране
Метилирането е процес, чрез който метилова група се добавя към молекула като ДНК или протеин. В контекста на генетиката ДНК метилирането и хистоновото метилиране пряко засягат регулирането на транскрипцията на ген и контролират генната експресия на клетките. Реакциите на метилиране на ДНК и метилиране на хистон се катализират съответно от ДНК и хистон метилтрансфераза. Когато метилова група се добави към ДНК, това е известно като ДНК метилиране, а когато метилова група се добави към аминокиселини на хистоновия протеин, това е известно като хистоново метилиране. Това е разликата между метилирането на ДНК и хистон.
Изтеглете PDF версия на ДНК и метилиране на хистони
Можете да изтеглите PDF версия на тази статия и да я използвате за офлайн цели според бележките за цитиране. Моля, изтеглете PDF версия тук Разлика между ДНК и метилиране на хистони
