Kluczowa różnica – DNA kontra metylacja histonów
Metylacja to proces biologiczny, w którym grupa metylowa (CH3) jest dodawana do cząsteczki i modyfikowana w celu wzmocnienia lub stłumienia jej aktywności. W kontekście genetyki metylacja może zachodzić na dwóch poziomach: metylacji DNA i metylacji histonów. Oba procesy bezpośrednio wpływają na proces transkrypcji genów i kontrolują ekspresję genów. W metylacji DNA, grupa metylowa jest dodawana do nukleotydu cytozyny lub adeniny cząsteczki DNA, co modyfikuje dwie reszty nukleotydowe w celu zahamowania funkcji transkrypcji genów i zapobieżenia ekspresji genów. W metylacji histonów do aminokwasów białka histonowego dodaje się grupę metylową. To jest kluczowa różnica między metylacją DNA i histonów.
Co to jest metylacja DNA?
Epigenetyczny proces, w którym grupy metylowe są dodawane do cząsteczki DNA w celu kontrolowania ekspresji genów, jest znany jako metylacja DNA. Metylacja DNA nie zmienia sekwencji DNA, ale wpływa na aktywność DNA. Proces ten jest niezbędny do prawidłowego rozwoju organizmu i jest powiązany z wieloma ważnymi procesami zachodzącymi w organizmie, które obejmują zachowanie stabilności chromosomów, rozwój embrionalny, karcynogenezę, starzenie się, inaktywację chromosomów x i represję elementów transpozycyjnych. Kiedy proces metylacji zachodzi w regionie promotorowym genu, jest on zaangażowany w represję transkrypcji genu. Cząsteczka DNA składa się z kombinacji czterech (04) nukleotydów: adeniny, guaniny, tyminy i cytozyny. Spośród czterech zasad DNA, adenina i cytozyna mogą ulec metylacji. Podczas metylacji DNA, grupa metylowa jest dodawana do 5 węgla pierścienia cytozyny w celu przekształcenia zasady cytozyny w 5-metylocytozynę. Ten proces modyfikacji reszt cytozyny jest katalizowany przez enzym znany jako metylotransferaza DNA. Zmodyfikowana zasada cytozynowa jest obecna obok zasady guaninowej. Dlatego w strukturze podwójnej helisy DNA zmodyfikowane zasady cytozyny są obecne ukośnie względem siebie na przeciwległych niciach DNA.
Rysunek 01: Metylacja DNA
Metylacja adeniny to proces występujący w roślinach, bakteriach i ssakach. Metylację DNA roślin i innych organizmów można znaleźć w trzech różnych kontekstach sekwencji. Są to CG, CHH i CHG, gdzie H odnosi się do adeniny, tyminy lub cytozyny.
Co to jest metylacja histonów?
Histon to białko, które tworzy nukleosom, który jest jednostką strukturalną chromosomu eukariotycznego. Nukleosom owija się wokół podwójnej helisy DNA, co powoduje powstawanie chromosomów. Metylacja histonów to proces, który przenosi grupy metylowe do aminokwasów białka histonowego. DNA jest owinięte wokół dwóch zestawów identycznych białek histonowych, określanych jako oktamer białkowy. Cztery typy białek histonowych (po dwie kopie) biorące udział w tym tworzeniu to H2A, H2b, H3 i H4. Te cztery typy białek histonowych składają się z przedłużenia ogona. Te przedłużenia ogona działają jako cele modyfikacji nukleosomów przez metylację. Aktywacja i inaktywacja DNA zależy w dużej mierze od reszty ogona, która jest metylowana i jej zdolności do metylacji.
Rysunek 02: Metylacja histonów
Metylacja histonów bezpośrednio wpływa na transkrypcję genów. Ma zdolność do zwiększania lub zmniejszania procesu, w zależności od rodzaju aminokwasów w białku histonowym, które ma być metylowane oraz od liczby przyłączonych grup metylowych. Proces transkrypcji jest wzmocniony dzięki pewnym reakcjom metylacji, które osłabiają wiązania między ogonami histonów a DNA. Dzieje się tak dzięki umożliwieniu procesu rozwijania DNA z nukleosomu, co ułatwia oddziaływanie między czynnikami transkrypcyjnymi, polimerazami i DNA. Proces ten jest krytycznym etapem regulacji ekspresji genów i skutkuje ekspresją różnych genów przez różne komórki. Metylacja białek histonowych zachodzi na resztach ogona, najczęściej na resztach lizyny (K) ogonów histonów H3 i H4, a także na argininie (R). Lizyna i arginina to aminokwasy. Metylotransferaza histonowa jest enzymem wykorzystywanym do przenoszenia grup metylowych do lizyny i argininy, reszt ogona białek histonowych H3 i H4.
Jakie jest podobieństwo między DNA a metylacją histonów?
W obu procesach dodawane są grupy metylowe
Jaka jest różnica między metylacją DNA a histonami?
DNA kontra metylacja histonów |
|
| Dodanie grupy metylowej do nukleotydów cytozyny lub adeniny cząsteczki DNA jest znane jako metylacja DNA. | Transfer grup metylowych do aminokwasów białek histonowych jest znany jako metylacja histonów. |
| Katalizator | |
| Dodanie grupy metylowej do reszty cytozyny jest katalizowane przez metylotransferazę DNA. | Reakcja, która przenosi grupy metylowe do aminokwasu białka histonowego, jest katalizowana przez metylotransferazę histonową. |
| Funkcja | |
| Jeżeli metylacja DNA zachodzi w regionie promotora genu, hamuje transkrypcję genów i zapobiega ekspresji genów. | Jeżeli zachodzi metylacja histonów, sprzyja to rozwijaniu DNA z owiniętego nukleosomu i ułatwia interakcję czynników transkrypcyjnych i polimeraz z DNA oraz usprawnia proces transkrypcji genów. |
Podsumowanie – DNA kontra metylacja histonów
Metylacja to proces, w którym grupa metylowa jest dodawana do cząsteczki, takiej jak DNA lub białko. W kontekście genetyki metylacja DNA i metylacja histonów bezpośrednio wpływają na regulację transkrypcji genu i kontrolują ekspresję genu w komórkach. Reakcje metylacji DNA i metylacji histonów są katalizowane odpowiednio przez DNA i metylotransferazę histonów. Kiedy grupa metylowa jest dodawana do DNA, jest to znane jako metylacja DNA, a gdy grupa metylowa jest dodawana do aminokwasów białka histonowego, jest to znane jako metylacja histonu. To jest różnica między metylacją DNA i histonów.
Pobierz wersję PDF DNA i metylacji histonów
Możesz pobrać wersję PDF tego artykułu i używać jej do celów offline, zgodnie z notatkami dotyczącymi cytowań. Proszę pobrać wersję PDF tutaj Różnica między metylacją DNA a histonami
