Metilacija DNA

Metilacija je kemijski proces u kojem se metilna skupina prenosi iz jedne molekule u drugu molekulu. U Metilacija DNA Metilna skupina spaja se na određeni dio DNA i na taj način mijenja građevni blok genetskog materijala.

Što je metilacija DNA?

U metilaciji DNA, metilna skupina veže se za određene nukleotide u DNK. DNK, poznata i kao DNK ili deoksiribonukleinska kiselina, nositelj je genetskih informacija. Uz pomoć podataka pohranjenih u DNK, mogu se proizvesti proteini.

Struktura DNK odgovara onoj ljestvi od konopa, pri čemu se slojevi ljestvi konopa uvijaju spiralno, stvarajući takozvanu dvostruku strukturu spirale. Bočni dijelovi ljestvi konopa izrađeni su od ostataka šećera i fosfata. Stubovi ljestvi konopa predstavljaju organske baze na kojima se nalaze adenin, citozin, gvanin i timin.

Dvije baze se povezuju kao par u obliku konopa. Bazni parovi formirani su od dvije komplementarne baze: adenina i timina kao i citozina i gvanina. Nukleotid je molekula koja je stvorena iz fosfata, šećera i bazne komponente. U metilaciji DNA, posebni enzimi, metiltransferaze, vežu metilnu skupinu s osnovnim citozinom. Tako se stvara metilcitozin.

Funkcija i zadatak

Metilacije DNA smatraju se markerima koji omogućuju stanici da koristi određena područja DNK ili da ih ne upotrebljava. Oni predstavljaju mehanizam za regulaciju gena, pa bi ih zbog toga mogli nazvati i prekidačem za uključivanje / isključivanje, jer u većini slučajeva metilacija baze sprečava kopiranje pogođenog gena tijekom transkripcije DNK.

Metilacija DNA osigurava da se DNA može koristiti na različite načine, a da se sama DNK sekcija ne mijenja. Metilacija stvara nove informacije o genomu, tj. Genetskom sastavu. Jedan govori o autohtonom i procesu epigenetike. Epigenom objašnjava zašto različite stanice mogu stvoriti identične genetske informacije. Na primjer, iz matičnih stanica čovjeka može proizaći široki spektar tkiva. Iz pojedinačne jajne stanice može izaći čak i cijela osoba. Stanični epigenom određuje koji oblik i funkciju poprima. Označeni geni pokazuju stanici što treba učiniti za nju. Mišićna ćelija koristi samo obilježene dijelove DNA koji su za nju važni za svoj rad. Živčane stanice, stanice srca ili stanice u plućima čine isto.

Oznake metilnih skupina su fleksibilne. Mogu se ukloniti ili premjestiti. Ovo bi učinilo prethodno deaktivirani segment DNK ponovno aktivan. Ova fleksibilnost je nužna jer postoji stalna interakcija između genoma i okoliša. Metilacija DNK preuzima ove utjecaje okoline.

Metilacije DNA također mogu biti stabilne i prenose se s jedne generacije na drugu stanicu. U zdravom tijelu samo se stanice slezene mogu razviti u slezeni. To osigurava da odgovarajuće tijelo može ispuniti svoje zadatke.

Epigenetske promjene ne mogu se prenijeti samo s jedne stanice na drugu, već i s jedne generacije na drugu. Na primjer, crvi nasljeđuju imunitet na određene viruse putem metilacije DNA.

Bolesti i bolesti

Patološke promjene epigenoma do sada su dokazane u mnogim bolestima i identificirane kao uzročnici bolesti iz područja imunologije, neurologije i, posebno, onkologije.

U tkivima koja su zahvaćena rakom, osim oštećenja u nizu DNK, gotovo uvijek postoje greške u epigenomu. Nenormalan uzorak metilacije DNA često se vidi kod tumora. Metilacija se može povećati ili smanjiti. Oboje imaju dalekosežne posljedice za stanicu. Uz povećanu metilaciju, tj. Hipermetilaciju, takozvani geni za supresiju tumora mogu se inaktivirati. Geni za supresiju tumora kontroliraju stanični ciklus i mogu potaknuti programiranu staničnu smrt oštećene stanice ako postoji prijetnja stanične degeneracije. Ako su geni za supresor tumora neaktivni, stanice tumora mogu se nesmetano množiti.

Uz smanjenu lokalnu metilaciju (hipometilaciju), štetni DNK elementi mogu se nehotice aktivirati. U slučaju pogrešnog označavanja od strane metilnih skupina, također se govori o epimutaciji. To dovodi do nestabilnosti genoma.Pokazalo se da neke kancerogene tvari ometaju proces metilacije u stanicama.

Promjene u metilacijskim obrascima razlikuju se od pacijenta do raka. Primjerice, pacijent s rakom jetre ima različite metilacije od bolesnika s karcinomom prostate. Na ovaj način, istraživači sve više mogu klasificirati tumore na temelju njihovog uzorka metilacije. Istraživači također mogu vidjeti koliko je tumor napredovao i kako ga je najbolje liječiti. Međutim, analiza metilacije DNA kao dijagnostičke i terapijske metode još nije u potpunosti razvijena, tako da će proći nekoliko godina prije nego što se metode zaista mogu upotrijebiti izvan područja istraživanja.

Vrlo posebna bolest koja ima svoje porijeklo u metilaciji je ICF sindrom. U DNA metiltransferazi dolazi mutacija, tj. Enzim koji metilne skupine spaja s nukleotidima. Kao rezultat, dolazi do pod-metiliranja DNK u pogođenih. Posljedice su ponavljajuće infekcije uslijed imunološkog nedostatka. Pored toga, mogu se pojaviti kratki rast i neuspjeh napredovanja.