Ključna razlika – metilacija DNA proti histonu
Metilacija je biološki proces, s katerim se metilna skupina (CH3) doda molekuli in spremeni za povečanje ali zatiranje njene aktivnosti. V kontekstu genetike lahko metilacija poteka na dveh ravneh: metilacija DNK in metilacija histona. Oba procesa neposredno vplivata na proces prepisovanja genov in nadzorujeta izražanje genov. Pri metilaciji DNA je metilna skupina dodana nukleotidu citozina ali adenina molekule DNA, ki spremeni oba nukleotidna ostanka, da zavre funkcijo transkripcije genov in prepreči izražanje genov. Pri metilaciji histona se aminokislinam proteina histona doda metilna skupina. To je ključna razlika med metilacijo DNK in histona.
Kaj je metilacija DNK?
Epigenetski proces, s katerim se molekuli DNK dodajo metilne skupine, da se nadzoruje izražanje genov, je znan kot metilacija DNK. Metilacija DNK ne spremeni zaporedja DNK, ampak vpliva na aktivnost DNK. Ta proces je nujen za normalen razvoj organizma in je povezan s številnimi pomembnimi procesi v telesu, ki vključujejo ohranjanje stabilnosti kromosomov, embrionalni razvoj, karcinogenezo, staranje, inaktivacijo kromosoma x in represijo prenosljivih elementov. Ko pride do procesa metilacije v promotorski regiji gena, je vključen v zatiranje transkripcije gena. Molekula DNA je sestavljena iz kombinacije štirih (04) nukleotidov: adenina, gvanina, timina in citozina. Od štirih baz DNK sta lahko adenin in citozin metilirana. Med metilacijo DNA se 5th ogljiku citozinskega obroča doda metilna skupina, da se citozinska baza pretvori v 5-metilcitozin. Ta proces modifikacije ostankov citozina katalizira encim, znan kot DNA metiltransferaza. Poleg gvaninske baze je prisotna modificirana citozinska baza. Zato so v dvojni vijačni strukturi DNK modificirane citozinske baze prisotne diagonalno druga na drugo na nasprotnih verigah DNK.
Slika 01: metilacija DNA
Metilacija adenina je proces, ki ga najdemo v rastlinah, bakterijah in sesalcih. Metilacijo DNK rastlin in drugih organizmov najdemo v treh različnih kontekstih zaporedja. To so CG, CHH in CHG, kjer se H nanaša na adenin, timin ali citozin.
Kaj je metilacija histona?
Histon je protein, ki sestavlja nukleosom, ki je strukturna enota evkariontskega kromosoma. Nukleosom se ovije okoli dvojne vijačnice DNA, kar povzroči nastanek kromosomov. Metilacija histona je proces, ki prenaša metilne skupine na aminokisline proteina histona. DNK je ovita okoli dveh nizov identičnih histonskih proteinov, imenovanih proteinski oktamer. Štiri vrste histonskih proteinov (po dve kopiji), ki sodelujejo pri tej tvorbi, so H2A, H2b, H3 in H4. Te štiri vrste histonskih proteinov so sestavljene iz podaljška repa. Ti podaljški repa delujejo kot tarče modifikacije nukleosomov z metilacijo. Aktivacija in inaktivacija DNK sta močno odvisni od ostanka repa, ki je metiliran, in njegove sposobnosti metiliranja.
Slika 02: Metilacija histona
Metilacija histonov neposredno vpliva na transkripcijo genov. Lahko bodisi poveča ali zmanjša proces, kar je odvisno od vrste aminokislin v histonskem proteinu, ki ga je treba metilirati, in od števila pritrjenih metilnih skupin. Proces transkripcije se izboljša zaradi nekaterih reakcij metilacije, ki oslabijo vezi med histonskimi repi in DNA. Do tega pride zaradi omogočanja procesa odvijanja DNK iz nukleosoma, kar olajša interakcijo med transkripcijskimi faktorji, polimerazami in DNK. Ta proces je kritičen korak pri uravnavanju izražanja genov in povzroči izražanje različnih genov v različnih celicah. Metilacija histonskih proteinov poteka na repnih ostankih, najpogosteje na lizinskih (K) ostankih histonskih repov H3 in H4 ter tudi na argininu (R). Lizin in arginin sta aminokislini. Histon metiltransferaza je encim, ki se uporablja za prenos metilnih skupin na lizin in arginin, repne ostanke histonskih proteinov H3 in H4.
Kakšna je podobnost med DNA in histonsko metilacijo?
V obeh postopkih so dodane metilne skupine
Kakšna je razlika med metilacijo DNK in histona?
DNK proti histonski metilaciji |
|
| Dodajanje metilne skupine citozinskim ali adenin nukleotidom molekule DNA je znano kot metilacija DNA. | Prenos metilnih skupin na aminokisline histonskih proteinov je znan kot metilacija histona. |
| Catalyst | |
| Dodajanje metilne skupine k ostanku citozina katalizira DNA metiltransferaza. | Reakcijo, ki prenaša metilne skupine na aminokislino histonskega proteina, katalizira histon metiltransferaza. |
| Funkcija | |
| Če pride do metilacije DNA v promotorski regiji gena, to zavre transkripcijo genov in prepreči izražanje genov. | Če pride do metilacije histona, spodbuja odvijanje DNK iz ovitega nukleozoma in olajša interakcijo transkripcijskih faktorjev in polimeraz z DNK ter izboljša proces prepisovanja genov. |
Povzetek – metilacija DNK proti histonom
Metilacija je proces, s katerim se metilna skupina doda molekuli, kot je DNK ali beljakovina. V kontekstu genetike metilacija DNA in metilacija histona neposredno vplivata na regulacijo transkripcije gena in nadzorujeta gensko izražanje celic. Reakcije metilacije DNA in metilacije histona katalizirata DNA oziroma histon metiltransferaza. Ko je DNK dodana metilna skupina, je to znano kot metilacija DNK, ko pa je metilna skupina dodana aminokislinam histonskega proteina, je to znano kot metilacija histona. To je razlika med metilacijo DNK in histona.
Prenesite PDF različico metilacije DNK in histona
Lahko prenesete različico PDF tega članka in jo uporabite za namene brez povezave v skladu z opombami o citatih. Prosimo, prenesite različico PDF tukaj. Razlika med DNA in histonsko metilacijo
