Różnica między DNA a metylacją histonu

Kluczowa różnica - DNA vs metylacja histonów
 

Metylacja to proces biologiczny, w którym grupa metylowa (CH₃₎) dodaje się do cząsteczki i modyfikuje w celu zwiększenia lub stłumienia jej aktywności. W kontekście genetyki metylacja może zachodzić na dwóch poziomach: metylacja DNA i metylacja histonu. 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, który modyfikuje dwie reszty nukleotydowe w celu stłumienia funkcji transkrypcji genu i zapobiegania ekspresji genów. W metylacji histonów do aminokwasów białka histonowego dodaje się grupę metylową. Jest to kluczowa różnica między metylacją DNA a histonem.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest metylacja DNA
3. Co to jest metylacja histonu
4. Podobieństwa między DNA a metylacją histonu
5. Porównanie obok siebie - DNA vs metylacja histonu w formie tabelarycznej
6. Podsumowanie

Co to jest metylacja DNA?

Epigenetyczny proces dodawania grup metylowych 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 normalnego rozwoju organizmu i jest powiązany z wieloma ważnymi procesami organizmu, które obejmują zachowanie stabilności chromosomu, rozwój zarodka, karcynogenezę, starzenie się, inaktywację chromosomu X i represję elementów transpozycyjnych. Kiedy proces metylacji zachodzi w regionie promotora genu, bierze on udział w represji transkrypcji genu. Cząsteczka DNA składa się z kombinacji czterech (04) nukleotydów: adeniny, guaniny, tyminy i cytozyny. Z czterech zasad DNA adenina i cytozyna mogą być metylowane. Podczas metylacji DNA grupa 5 jest dodawana do grupy metylowej^th węgiel pierścienia cytozynowego w celu przekształcenia zasady cytozynowej w 5-metylocytozynę. Ten proces modyfikacji reszt cytozyny jest katalizowany przez enzym znany jako metylotransferaza DNA. Zmodyfikowana zasada cytozyny jest obecna obok zasady guaniny. Dlatego w podwójnej helikalnej strukturze DNA zmodyfikowane zasady cytozyny są obecne po przekątnej względem przeciwnych nici DNA.

Rycina 01: Metylacja DNA

Metylacja adeniny jest procesem występującym u roślin, bakterii i ssaków. Metylacja DNA roślin i innych organizmów występuje w trzech różnych kontekstach sekwencji. Są to CG, CHH i CHG, gdzie H odnosi się do adeniny, tyminy lub cytozyny.

Co to jest metylacja histonu?

Histon jest białkiem, które tworzy nukleosom, który jest jednostką strukturalną eukariotycznego chromosomu. Nukleosom owija się wokół podwójnej helisy DNA, co powoduje powstawanie chromosomów. Metylacja histonu to proces, który przenosi grupy metylowe do aminokwasów białka histonowego. DNA jest owinięty wokół dwóch zestawów identycznych białek histonowych określanych jako oktamer białkowy. Cztery rodzaje białek histonowych (każda z dwiema kopiami) biorących udział w tym tworzeniu to H2A, H2b, H3 i H4. Te cztery rodzaje białek histonowych składają się z przedłużenia ogona. Te przedłużenia ogona działają jako cele modyfikacji nukleosomów przez metylację. Aktywacja i inaktywacja DNA zależą w dużym stopniu od metylowanej reszty ogona i jej zdolności do metylacji.

Rycina 02: Metylowanie histonu

Metylacja histonów wpływa bezpośrednio na transkrypcję genów. Ma zdolność do zwiększania lub zmniejszania procesu, który zależy od rodzaju aminokwasów w białku histonowym, które ma być metylowane, oraz od liczby dołączonych grup metylowych. Proces transkrypcji jest przyspieszony z powodu niektórych reakcji metylacji, które osłabiają wiązania obecne między ogonami histonów i DNA. Dzieje się tak ze względu na umożliwienie procesu rozwijania DNA z nukleosomu, co ułatwia interakcję między czynnikami transkrypcyjnymi, polimerazami i DNA. Proces ten jest krytycznym krokiem w regulacji ekspresji genów i powoduje ekspresję 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 są aminokwasami. Metylotransferaza histonowa jest enzymem stosowanym do przenoszenia grup metylowych do lizyny i argininy, reszt ogonowych białek histonowych H3 i H4.

Jakie jest podobieństwo między DNA a metylacją histonów?

• W obu procesach dodaje się grupy metylowe.

Jaka jest różnica między DNA a metylacją histonów?

DNA vs metylacja histonu
Dodanie grupy metylowej do nukleotydów cytozyny lub adeniny cząsteczki DNA jest znane jako metylacja DNA.	Przenoszenie grup metylowych do aminokwasów białek histonowych znane jest 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.
Funkcjonować
Jeśli metylacja DNA zachodzi w regionie promotora genu, tłumi transkrypcję genów i zapobiega ekspresji genów.	Jeśli dojdzie do metylacji histonu, sprzyja odwijaniu DNA z owiniętego nukleosomu i ułatwia interakcję czynników transkrypcyjnych i polimerazy z DNA oraz usprawnia proces transkrypcji genów.

Podsumowanie - DNA vs metylacja histonu

Metylacja to proces, w którym grupa metylowa jest dodawana do cząsteczki takiej jak DNA lub białko. W kontekście genetyki metylacja DNA i metylacja histonu bezpośrednio wpływają na regulację transkrypcji genu i kontrolują ekspresję genów w komórkach. Reakcje metylacji DNA i metylacji histonu są katalizowane odpowiednio przez DNA i metylotransferazę histonową. Kiedy grupa DNA jest dodawana do DNA, jest znana jako metylacja DNA, a kiedy grupa metylowa jest dodawana do aminokwasów białka histonowego, jest znana jako metylacja histonu. To jest różnica między DNA a metylacją histonu.

Pobierz wersję PDF DNA i metylacji histonów

Możesz pobrać wersję PDF tego artykułu i używać go do celów offline zgodnie z cytatami. Pobierz wersję PDF tutaj Różnica między DNA a metylacją histonu

Bibliografia:

1. Rose, Nathan R. i Robert J. Klose. „Zrozumienie związku między metylacją DNA a metylacją histonu lizyny”. Biochimica et Biophysica Acta, Elsevier Pub. Co, grudzień 2014, dostępny tutaj. Dostęp 29 sierpnia 2017 r
2. Kondo, Yutaka. „Epigenetyczna krzyżówka między metylacją DNA a modyfikacjami histonów w ludzkich nowotworach”. Yonsei Medical Journal, Yonsei University College of Medicine, 31 sierpnia 2009, dostępny tutaj. Dostęp 29 sierpnia 2017 r

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Metylacja DNA” Autor: Mariuswalter - Praca własna (CC BY-SA 4.0) za pośrednictwem Commons Wikimedia
2. „Rysunek 16 03 02” CNX OpenStax (CC BY 4.0) przez Commons Wikimedia