Rozdíl mezi metylací DNA a histonu

Klíčový rozdíl - DNA vs. histonová methylace
 

Methylace je biologický proces, kterým se methylová skupina (CH₃) se přidá k molekule a modifikuje se, aby se zvýšila nebo potlačila jeho aktivita. V kontextu genetiky může dojít k methylaci na dvou úrovních: methylace DNA a methylace histonu. Oba procesy přímo ovlivňují proces transkripce genů a řídí expresi genů. Při methylaci DNA se methylová skupina přidá buď k cytosinovému nebo adeninovému nukleotidu molekuly DNA, který modifikuje dva nukleotidové zbytky tak, aby potlačily funkci genové transkripce a zabránily expresi genů. Při methylaci histonu se k aminokyselinám histonového proteinu přidá methylová skupina. Toto je klíčový rozdíl mezi methylací DNA a histonu.

OBSAH

1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je to methylace DNA
3. Co je histonová methylace
4. Podobnosti mezi metylací DNA a histonu
5. Porovnání bok po boku - DNA vs. metylace histonu v tabulkové formě
6. Shrnutí

Co je to methylace DNA?

Epigenetický proces, kterým se do molekuly DNA přidávají methylové skupiny za účelem kontroly exprese genů, se nazývá methylace 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, které zahrnují zachování stability chromozomů, embryonální vývoj, karcinogenezi, stárnutí, inaktivaci x-chromozomů a potlačení transponovatelných prvků. Pokud metylační proces probíhá v promotorové oblasti genu, je zapojen do potlačení transkripce genu. Molekula DNA sestává z kombinace čtyř (04) nukleotidů: adeninu, guaninu, tyminu a cytosinu. Ze čtyř bází DNA lze adenin a cytosin methylovat. Během methylace DNA se k 5 přidá methylová skupina^tis uhlík cytosinového kruhu pro přeměnu cytosinové báze na 5-methylcytosin. Tento proces modifikace zbytků cytosinu je katalyzován enzymem známým jako DNA methyltransferáza. Modifikovaná cytosinová báze je přítomna vedle guaninové báze. Proto jsou ve dvojité helikální struktuře DNA modifikované cytosinové báze přítomny diagonálně navzájem na protilehlých vláknech DNA.

Obrázek 01: methylace DNA

Methylace adeninu se vyskytuje v rostlinách, bakteriích a savcích. Metylace DNA rostlin a jiných organismů se nachází ve třech různých sekvenčních kontextech. Jsou to CG, CHH a CHG, kde H znamená buď Adenin, Thymin nebo Cytosin.

Co je histonová methylace?

Histon je protein, který tvoří nukleozom, který je strukturální jednotkou eukaryotického chromozomu. Nukleozom se ovine kolem dvojité šroubovice DNA, což má za následek vznik chromozomů. Metylace histonu 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 po dvou kopiích) zapojených do této formace jsou H2A, H2b, H3 a H4. Tyto čtyři typy histonových proteinů se skládají z prodloužení ocasu. Tato prodloužení ocasu slouží jako cíle modifikace nukleosomů methylací. Aktivace a inaktivace DNA do značné míry závisí na zbytku zbytku, který je methylovaný, a na jeho kapacitě methylace.

Obrázek 02: Metonylace histonu

Methylace histonů přímo ovlivňuje transkripci genů. Má schopnost buď zvýšit nebo snížit proces, který závisí na typu aminokyselin v histonovém proteinu, který má být methylován, a na počtu připojených methylových skupin. Proces transkripce je zlepšen kvůli některým methylačním reakcím, které oslabují vazby mezi histonovými zbytky a DNA. K tomu dochází v důsledku umožnění procesu odvíjení DNA z nukleosomu, který 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. Methylace histonových proteinů se vyskytuje na zbytcích zbytků, nejčastěji na zbytcích lysinu (K) histonových zbytků 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, zbytky zbytků histonových proteinů H3 a H4..

Jaká je podobnost mezi DNA a metylací histonu?

• V obou procesech se přidají methylové skupiny.

Jaký je rozdíl mezi metylací DNA a histonu?

DNA vs. histonová methylace
Přidání methylové skupiny k cytosinovým nebo adeninovým nukleotidům molekuly DNA je známé jako DNA methylace.	Přenos methylových skupin na aminokyseliny histonových proteinů je znám jako methylace histonu.
Katalyzátor
Přidání methylové skupiny k cytosinovému zbytku je katalyzováno DNA methyltransferázou.	Reakce, která přenáší methylové skupiny na aminokyselinu histonového proteinu, je katalyzována histonovou methyltransferázou.
Funkce
Dojde-li k methylaci DNA v promotorové oblasti genu, potlačí se transkripce genů a zabrání se exprese genu.	Pokud dojde k methylaci histonu, podporuje odvíjení DNA z obaleného nukleosomu a usnadňuje interakci transkripčních faktorů a polymeráz s DNA a zvyšuje proces transkripce genu.

Shrnutí - DNA vs. histonová methylace

Methylace je proces, kterým se methylová skupina přidává k molekule, jako je DNA nebo protein. V kontextu genetiky ovlivňuje methylace DNA a methylace histonu přímo regulaci transkripce genu a řídí genovou expresi buněk. Reakce methylace DNA a methylace histonu jsou katalyzovány DNA a histonmethyltransferázou. Když je methylová skupina přidána k DNA, je známá jako methylace DNA a když je methylová skupina přidána k aminokyselinám histonového proteinu, je známá jako methylace histonu. To je rozdíl mezi methylací DNA a histonu.

Stáhněte si PDF verzi DNA a histonové methylace

Můžete si stáhnout PDF verzi tohoto článku a použít ji pro účely offline podle citačních poznámek. Stáhněte si PDF verzi zde Rozdíl mezi DNA a histonovou metylací

Reference:

1. Rose, Nathan R. a Robert J. Klose. "Pochopení vztahu mezi methylací DNA a methylací histonového lysinu." Biochimica et Biophysica Acta, Elsevier Pub. Co, prosinec 2014, k dispozici zde. Přístup k 29. srpnu 2017
2. Kondo, Yutaka. "Epigenetický křížový rozhovor mezi metylací DNA a úpravami histonu u lidských rakovin." Yonsei Medical Journal, Yonsei University College of Medicine, 31. srpna 2009, k dispozici zde. Přístup k 29. srpnu 2017

Obrázek se svolením:

1. „Metylace DNA“ autorem Mariuswalter - vlastní práce (CC BY-SA 4.0) prostřednictvím Commons Wikimedia
2. „Obrázek 16 03 02“ od CNX OpenStax (CC BY 4.0) přes Commons Wikimedia