Klíčový rozdíl – DNA vs methylace histonů
Methylace je biologický proces, při kterém je k molekule přidána methylová skupina (CH3) a upravena tak, aby se zvýšila nebo potlačila její aktivita. V kontextu genetiky může metylace probíhat na dvou úrovních: metylace DNA a metylace histonů. Oba procesy přímo ovlivňují proces transkripce genů a řídí expresi genů. Při methylaci DNA je buď k cytosinu nebo adeninu nukleotidu molekuly DNA přidána methylová skupina, která modifikuje dva nukleotidové zbytky, aby potlačila funkci genové transkripce a zabránila expresi genů. Při methylaci histonů se k aminokyselinám histonového proteinu přidá methylová skupina. Toto je klíčový rozdíl mezi DNA a metylací histonů.
Co je methylace DNA?
Epigenetický proces, kterým se do molekuly DNA přidávají methylové skupiny za účelem kontroly exprese genů, je známý jako metylace DNA. Metylace DNA nemění sekvenci DNA, ale ovlivňuje aktivitu DNA. Tento proces je nezbytný pro normální vývoj organismu a je spojen s mnoha důležitými procesy v těle, mezi které patří zachování stability chromozomů, embryonální vývoj, karcinogeneze, stárnutí, inaktivace x-chromozomů a represe transponovatelných prvků. Když methylační proces nastane v promotorové oblasti genu, je zapojen do represe genové transkripce. Molekula DNA se skládá z kombinace čtyř (04) nukleotidů: adeninu, guaninu, thyminu a cytosinu. Ze čtyř bází DNA lze methylovat adenin a cytosin. Během methylace DNA se k 5th uhlíku cytosinového kruhu přidá methylová skupina, aby se cytosinová báze přeměnila na 5-methylcytosin. Tento proces modifikace cytosinových zbytků je katalyzován enzymem známým jako DNA methyltransferáza. Vedle guaninové báze je přítomna modifikovaná cytosinová báze. Proto jsou ve dvoušroubovicové struktuře DNA modifikované cytosinové báze přítomny vzájemně diagonálně na opačných vláknech DNA.
Obrázek 01: methylace DNA
Methylace adeninu je proces nalezený v rostlinách, bakteriích a savcích. Methylace DNA rostlin a jiných organismů se nachází ve třech různých sekvenčních kontextech. Jsou to CG, CHH a CHG, kde H znamená adenin, thymin nebo cytosin.
Co je methylace histonů?
Histon je protein, který tvoří nukleozom, což je strukturální jednotka eukaryotického chromozomu. Nukleozom se obalí kolem dvoušroubovice DNA, což má za následek tvorbu chromozomů. Metylace histonů je proces, který přenáší methylové skupiny na aminokyseliny histonového proteinu. DNA je navinuta kolem dvou sad identických histonových proteinů označovaných jako proteinový oktamer. Čtyři typy histonových proteinů (každá dvě kopie), které se účastní této tvorby, jsou H2A, H2b, H3 a H4. Tyto čtyři typy histonových proteinů se skládají z prodloužení ocasu. Tato prodloužení ocasu působí jako cíle modifikace nukleozomů methylací. Aktivace a inaktivace DNA značně závisí na zbytku ocasu, který je methylován, a jeho schopnosti methylace.
Obrázek 02: Metylace histonů
Methylace histonů přímo ovlivňuje transkripci genů. Má schopnost buď zvýšit nebo snížit proces, což závisí na typu aminokyselin v histonovém proteinu, který má být methylován, a na počtu připojených methylových skupin. Transkripční proces je posílen díky některým methylačním reakcím, které oslabují přítomné vazby mezi histonovými konci a DNA. K tomu dochází díky umožnění procesu odvíjení DNA z nukleozomu, což usnadňuje interakci mezi transkripčními faktory, polymerázami a DNA. Tento proces je kritickým krokem v regulaci genové exprese a vede k expresi různých genů různými buňkami. K methylaci histonových proteinů dochází na zbytcích ocasu, nejčastěji na lysinových (K) zbytcích histonových konců H3 a H4 a také na argininu (R). Lysin a arginin jsou aminokyseliny. Histon methyltransferáza je enzym, který se používá k přenosu methylových skupin na lysin a arginin, což jsou ocasní zbytky histonových proteinů H3 a H4.
Jaká je podobnost mezi DNA a methylací histonů?
V obou procesech se přidávají methylové skupiny
Jaký je rozdíl mezi DNA a metylací histonů?
DNA vs methylace histonů |
|
| Addice methylové skupiny k cytosinovým nebo adeninovým nukleotidům molekuly DNA je známá jako metylace DNA. | Přenos methylových skupin na aminokyseliny histonových proteinů je známý jako metylace histonů. |
| Katalyzátor | |
| Přidání methylové skupiny k cytosinovému zbytku je katalyzováno DNA methyltransferázou. | Reakce, která přenáší methylové skupiny na aminokyselinu histonového proteinu, je katalyzována histonmethyltransferázou. |
| Function | |
| Pokud dojde k methylaci DNA v promotorové oblasti genu, potlačí to transkripci genů a zabrání genové expresi. | Pokud dojde k methylaci histonů, podporuje to odvíjení DNA z obaleného nukleozomu a usnadňuje interakci transkripčních faktorů a polymeráz s DNA a zlepšuje proces transkripce genu. |
Shrnutí – DNA vs methylace histonů
Methylace je proces, při kterém je k molekule, jako je DNA nebo protein, přidána methylová skupina. V kontextu genetiky methylace DNA a metylace histonů přímo ovlivňují regulaci transkripce genu a řídí genovou expresi buněk. Reakce methylace DNA a metylace histonů jsou katalyzovány DNA a histon methyltransferázou, v tomto pořadí. Když je k DNA přidána methylová skupina, nazývá se to methylace DNA a když se k aminokyselinám histonového proteinu přidá methylová skupina, nazývá se to methylace histonu. To je rozdíl mezi DNA a metylací histonů.
Stáhnout PDF verzi DNA a metylace histonů
Můžete si stáhnout PDF verzi tohoto článku a použít ji pro offline účely podle citací. Stáhněte si PDF verzi zde Rozdíl mezi DNA a methylací histonů
