Razlika med metilacijo DNA in histona

Ključna razlika - metilacija DNA proti histonu
 

Metilacija je biološki postopek, s katerim metilna skupina (CH)₃) se doda molekuli in spremeni, da poveča ali zavira njeno aktivnost. V okviru genetike lahko metilacija poteka na dveh ravneh: metilacija DNA in histonsko metilacija. Oba procesa neposredno vplivata na proces prepisovanja genov in nadzorujeta ekspresijo genov. Pri metilaciji DNK se metilni skupini doda citozin ali adeninski nukleotid molekule DNK, ki spremeni dva nukleotidna ostanka, da zatira 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 histonom.

VSEBINA

1. Pregled in ključne razlike
2. Kaj je metilacija DNA
3. Kaj je metilacija histona
4. Podobnosti metilacije DNA in histona
5. Primerjava drug ob drugem - Metilacija DNA proti histonu v tabeli
6. Povzetek

Kaj je metilacija DNA?

Epigenetski postopek, s katerim se metilnim skupinam dodajo molekule DNK, da se nadzira ekspresija genov, poznamo kot metilacija DNA. Metilacija DNA ne spremeni zaporedja DNK, ampak vpliva na aktivnost DNK. Ta proces je potreben za normalen razvoj organizma in je povezan s številnimi pomembnimi telesnimi procesi, ki vključujejo ohranjanje kromosomske stabilnosti, embrionalni razvoj, karcinogenezo, staranje, inaktivacijo x-kromosomov in zatiranje premičnih elementov. Kadar se proces metilacije pojavi na promocijskem območju gena, je vključen v zatiranje transkripcije genov. Molekula DNA je sestavljena iz kombinacije štirih (04) nukleotidov: adenina, gvanina, timina in citozina. Iz štirih baz DNK se lahko metilira adenin in citozin. Med metilacijo DNA se metilni skupini doda 5^th ogljik citozinskega obroča za pretvorbo citozinske baze v 5-metilcitozin. Ta postopek modifikacije ostankov citozina katalizira encim, znan kot metiltransferaza DNA. Spremenjena citozinska osnova je poleg gvaninske baze. Zato so v dvojni spiralni strukturi DNK modificirane citozinske baze prisotne diagonalno med seboj na nasprotnih verigah DNK.

Slika 01: Metilacija DNA

Metilacija adenina je proces, ki ga najdemo v rastlinah, bakterijah in sesalcih. Metilacija DNK rastlin in drugih organizmov najdemo v treh različnih zaporednih kontekstih. To so CG, CHH in CHG, kjer se H nanaša na adenin, timin ali citozin.

Kaj je metilacija histona?

Histon je protein, ki tvori nukleosom, ki je strukturna enota evkariontskega kromosoma. Nukleozom se ovije okoli dvojne vijačnice DNA, kar ima za posledico tvorbo kromosomov. Metilacija histona je postopek, ki metilne skupine prenaša na aminokisline proteina histona. DNA je navita okoli dveh sklopov identičnih proteinov histona, ki jih imenujemo beljakovinski oktamer. Štiri vrste histonskih proteinov (po dve kopiji), ki sodelujejo pri tej tvorbi, so H2A, H2b, H3 in H4. Te štiri vrste proteinov histona so sestavljene iz podaljška repa. Ti podaljški repa delujejo kot tarče modifikacije nukleozomov z metilacijo. Aktivacija in inaktivacija DNK sta močno odvisna od ostanka repa, ki je metiliran, in njegove sposobnosti metilacije.

Slika 02: Metilacija histona

Metilacija histonov neposredno vpliva na prepisovanje genov. Ima sposobnost bodisi povečati bodisi zmanjšati postopek, kar je odvisno od vrste aminokislin v histonskem proteinu, ki ga je treba metilirati, in od števila vezanih metilnih skupin. Postopek transkripcije je okrepljen zaradi nekaterih reakcij metilacije, ki oslabijo vezi med histonskimi repi in DNK. To se zgodi zaradi omogočanja procesa odstranjevanja DNK iz nukleosoma, kar olajša interakcijo med transkripcijskimi faktorji, polimerazami in DNK. Ta postopek je kritični korak pri regulaciji izražanja genov in ima za posledico ekspresijo različnih genov v različnih celicah. Metilacija histonskih proteinov se pojavlja na ostankih repa, najpogosteje na ostankih lizina (K) v histonskih repih H3 in H4 in 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 proteinov histona H3 in H4.

Kakšna je podobnost med metilacijo DNK in histonom?

• V obeh postopkih dodamo metilne skupine.

Kakšna je razlika med metilacijo DNA in histona?

Metilacija DNA proti histonu
Dodajanje metilne skupine na citozinske ali adeninske nukleotide molekule DNA je znano kot metilacija DNA.	Prenos metilnih skupin na aminokisline proteinov histona je znan kot metilacija histona.
Katalizator
Dodajanje metilne skupine citozinskemu ostanku katalizira DNK metiltransferaza.	Reakcija, ki metilne skupine prenese na aminokislino histonskega proteina, katalizira histon metiltransferaza.
Funkcija
Če se metilacija DNA pojavi v promocijskem območju gena, zavira prepisovanje genov in prepreči gensko ekspresijo.	Če pride do metilacije histona, pospešuje odstranjevanje DNK iz zavitega nukleozoma in olajša interakcijo transkripcijskih faktorjev in polimeraz z DNK ter pospeši proces prepisovanja genov.

Povzetek - Metilacija DNA proti histonu

Metilacija je postopek, s katerim se metilni skupini doda molekula, kot je DNK ali protein. V kontekstu genetike metilacija DNA in metilacija histona neposredno vplivata na regulacijo transkripcije gena in nadzirata gensko ekspresijo celic. Reakcije metilacije DNA in metilacije histona katalizirajo DNA in histon metiltransferaza. Ko se metilni skupini doda DNK, je znana kot metilacija DNK in ko je metilna skupina dodana aminokislinam proteina histona, je znana kot metilacija histona. To je razlika med metilacijo DNK in histonom.

Prenesite PDF različico metilacije DNA in histona

Lahko prenesete PDF različico tega članka in jo uporabljate za namene brez povezave v skladu z navedbami. Prosimo, naložite PDF različico tukaj Razlika med metilacijo DNA in histona

Reference:

1. Rose, Nathan R. in Robert J. Klose. "Razumevanje razmerja med metilacijo DNA in metilizacijo histona lizina." Biochimica et Biophysica Acta, Elsevier Pub. Co, december 2014, na voljo tukaj. Dostopno 29. avgusta 2017
2. Kondo, Yutaka. "Epigenetski navzkrižni pogovor med metilacijo DNA in spremembami histona pri človeških rakih." Yonsei Medical Journal, Medicinska fakulteta Univerze Yonsei, 31. avgust 2009, dostopno tukaj. Dostopno 29. avgusta 2017

Vljudnost slik:

1. "Metilacija DNA" avtorja Mariuswalter - lastno delo (CC BY-SA 4.0) prek Commons Wikimedia
2. "Slika 16 03 02" avtorja CNX OpenStax (CC BY 4.0) prek Wikimedije Commons