Metilacija DNA

Metilacija je kemični postopek, pri katerem se metilna skupina prenaša iz ene molekule v drugo. V Metilacija DNA Metilna skupina se poveže z določenim delom DNK in tako spremeni gradnik genetskega materiala.

Kaj je metilacija DNA?

Pri metilaciji DNA se metilna skupina veže na določene nukleotide v DNK. DNK, znan tudi kot DNK ali deoksiribonukleinska kislina, je nosilec genetskih informacij. S pomočjo informacij, shranjenih v DNK, lahko nastajajo beljakovine.

Struktura DNK ustreza strukturi vrvne lestve, pri čemer se robovi vrvne lestve spiralno zasukajo, kar ustvarja tako imenovano dvojno vijačno strukturo. Stranski deli vrvi so narejeni iz ostankov sladkorja in fosfata. Prečke vrvne lestve predstavljajo organske podlage, na katerih so DNK adenin, citozin, gvanin in timin.

Dve podstavki se povezujeta kot par in tvorita vrvno lestev. Bazne pare tvorita dve komplementarni bazi: adenin in timin ter citozin in gvanin. Nukleotid je molekula, ki nastane iz fosfata, sladkorja in bazne komponente. Pri metilaciji DNA posebni encimi, metiltransferaze, pritrdijo metilno skupino na osnovni citozin. Tako nastaja metilcitozin.

Funkcija in naloga

Metilacije DNK veljajo za markerje, ki celici omogočajo, da uporablja določena področja DNK ali jih ne uporablja. Predstavljajo mehanizem za regulacijo genov, zato bi jih lahko imenovali tudi stikalo za vklop / izklop, saj metilacija baze v večini primerov prepreči kopijo prizadetega gena med prepisovanjem DNK.

Metilacija DNA zagotavlja, da se DNK lahko uporablja na različne načine, ne da bi se sled same DNK spreminjal. Metilacija ustvarja nove informacije o genomu, to je genetsko sestavo. Eno govori o lastnem izvoru in procesu epigenetike. Epigenom razlaga, zakaj lahko različne celice ustvarijo enake genetske informacije. Iz človeških matičnih celic lahko na primer nastane najrazličnejša vrsta tkiv. Iz posamezne jajčne celice lahko celo izstopi cela oseba. Epigenome celice določa, katero obliko in funkcijo prevzema. Označeni geni kažejo celici, kaj naj stori za to. Mišična celica uporablja samo označene odseke DNK, ki so zanjo pomembni za svoje delo. Živčne celice, srčne celice ali celice v pljučih storijo enako.

Oznake metilnih skupin so prožne. Lahko jih odstranite ali premaknete. Tako bi se prej deaktivirani segment DNK spet aktiviral. Ta prilagodljivost je potrebna, ker med genomom in okoljem obstaja neprestano prepletanje. Metilacija DNA prevzema te vplive iz okolja.

Metilacije DNA so lahko tudi stabilne in se prenašajo iz ene generacije celic na drugo. V zdravem telesu se lahko v vranici kadar koli razvijejo samo celice vranice. To zagotavlja, da lahko pristojni organ izpolni svoje naloge.

Epigenetske spremembe ni mogoče prenesti samo iz ene celice v drugo, temveč tudi iz ene generacije v drugo. Na primer, črvi dedujejo imuniteto na nekatere viruse s pomočjo metilacije DNA.

Bolezni in bolezni

Patološke spremembe epigenoma so bile doslej dokazane pri številnih boleznih in so bile vzroke bolezni na področju imunologije, nevrologije in zlasti onkologije.

V tkivih, ki jih je prizadel rak, poleg napak v zaporedju DNK skoraj vedno obstajajo napake v epigenomu. V tumorjih je pogosto opaziti nenormalen vzorec metilacije DNA. Metilacija se lahko poveča ali zmanjša. Oba imata daljnosežne posledice za celico. S povečano metilacijo, to je hipermetilacijo, lahko tako imenovani geni za supresorje tumorjev inaktivirajo. Tumorski geni za zaviranje krmiljenja nadzirajo celični cikel in lahko sprožijo programirano celično smrt poškodovane celice, če obstaja nevarnost degeneracije celic. Če so geni za supresorje tumorjev neaktivni, se lahko tumorske celice neovirano množijo.

Z zmanjšano lokalno metilacijo (hipometilacijo) lahko škodljive elemente DNK nehote aktiviramo. V primeru napačnega označevanja s strani metilnih skupin govorimo tudi o epimutaciji. To vodi v nestabilnost genoma.Izkazalo se je, da nekatere rakotvorne snovi motijo ​​proces metilacije v celicah.

Spremembe vzorcev metilacije se od raka do pacienta razlikujejo. Pacient z rakom jeter ima na primer drugačne metilacije kot pacient z rakom prostate. Na ta način raziskovalci vse bolj lahko razvrstijo tumorje na podlagi njihovega vzorca metilacije. Raziskovalci lahko tudi vidijo, kako daleč je napredoval tumor in kako ga je najbolje zdraviti. Vendar analiza metilacije DNA kot diagnostične in terapevtske metode še ni v celoti razvita, tako da bo minilo nekaj let, preden bodo metode resnično uporabne zunaj raziskovalnega območja.

Zelo posebna bolezen, ki ima izvor metilacije, je sindrom ICF. V DNA metiltransferazi pride do mutacije, to je encima, ki metilne skupine priklopi na nukleotide. Posledica tega je prizadetost DNK premalo metilacije. Posledice so ponavljajoče se okužbe zaradi imunske pomanjkljivosti. Poleg tega lahko pride do kratke rasti in nezmožnosti uspevanja.