Nøgleforskellen mellem DNA-methylering og histonacetylering er, at DNA-methylering resulterer i methylerede DNA-baser, der fører til geninaktivering, mens histonacetylering er en modifikation af histonproteinerne forbundet med nukleosomstrukturen.
Epigenetiske modifikationer er modifikationer, der resulterer i genekspressionsregulering uden at forårsage nogen ændring af den native sekvens af DNA'et. I denne henseende finder to hovedkemiske modifikationer, DNA-methylering og histonmodifikation, sted for at forårsage orienteringsændringer i DNA, hvilket fører til aktivering eller inaktivering af genekspression.
Hvad er DNA-methylering?
DNA-methylering er en epigenetisk hovedmodifikation, der finder sted i celler. Det ændrer eller regulerer genekspression. I dette fænomen methyleres DNA-baser ved hjælp af methyltransferaser. Methylgrupperne overføres fra S-adenosylmethionin. Den tilfældige methylering af DNA-baser fører til inaktivering af genekspression. Når methylering af DNA finder sted i regulatoriske områder af DNA'et, såsom promotorsekvenserne, CpG-øer, proksimale og distale regulatoriske elementer, modificeres disse sekvenser, hvilket fører til tab af funktion af disse regulatoriske regioner. Som følge heraf vil transkriptionsfaktorerne ikke binde som forventet, og inaktivering eller nedregulering af genekspression på transkriptionsniveau finder sted. Desuden vil disse DNA-modifikationer også reducere affiniteten af RNA-polymerase til at forblive stabil under transkriptionsprocessen.
Figur 01: DNA-methylering
DNA-methylering eller hyper-methylering af DNA-regioner fører også til genomisk prægning, som er en vigtig proces til at dæmpe udvalgte gener som en metode til at regulere genernes ekspression. Mutationer aktiverer DNA-methylering i gener. Miljøfaktorer, stress, kost, alkohol og andre eksogene faktorer aktiverer også DNA-methylering. For eksempel kan et forlænget kostmønster indeholdende en høj sammensætning af methyldonorer føre til hyperaktivering af DNA-methylering, mens et forlænget kostmønster, der udgør meget lave koncentrationer af methyldonorer, kan føre til demethylering af DNA.
Hvad er histonacetylering?
Histonmodifikation er en anden type epigenetisk modifikation, der forårsager genregulering. Der er mange forskellige kemiske modifikationer, der finder sted på de forskellige histonproteiner, der er forbundet med nukleosomdannelse under den kromosomale organisering af eukaryoter. Disse modifikationer omfatter phosphorylering, acetylering, methylering, glycosylering og ubiquitinering.
Figur 02: Histonacetylering
Histonacetylering medieres af acetyltransferaseenzymer, der acetylerer aminosyrerester af forskellige histonunderenheder. Histonproteinernes lysinaminosyrerester bliver let acetyleret. Efter acetylering finder dekondensering sted, hvilket giver en mere åben struktur. Dette vil gøre det muligt for DNA'et at blive eksponeret mere for den transkriptionelle aktivering. Denne orienteringsændring forårsaget af dekondenseringen af nukleosomstrukturen vil tillade, at RNA-polymerase og transkriptionsfaktorerne let kan rekrutteres for at starte transkription. I modsætning hertil, når histondeacetylering finder sted, gennemgår nukleosomstrukturen kondensering, hvilket vil forhindre aktivering af transkription.
Hvad er lighederne mellem DNA-methylering og histonacetylering?
- Begge er epigenetiske modifikationer, der finder sted for at regulere genekspression.
- Begge finder kun sted i eukaryoter.
- Desuden finder kemiske modifikationer som følge af en enzymatisk aktivitet sted i begge scenarier.
- Eksogene faktorer såsom miljø, stress, kost og alkohol regulerer begge processer.
- Begge processer vil ikke resultere i nogen DNA-sekvensændring.
- Disse processer finder sted i kernen.
Hvad er forskellen mellem DNA-methylering og histonacetylering?
DNA-methylering og histonacetylering er begge epigenetiske modifikationer. Mens DNA-methylering finder sted på DNA-niveau, er histonacetylering en kemisk kovalent modifikation, der finder sted i proteiner som en post-translationel modifikation af histonproteiner. Så dette er den vigtigste forskel mellem DNA-methylering og histonacetylering. DNA-methylering inaktiverer transkription, mens den hæmmer transkriptionsinitiering og reducerer RNA-stabilitet. I modsætning hertil vil histonacetylering føre til dekondensering af nukleosomet, hvilket fører til aktivering af transkription.
Nedenstående infografik præsenterer forskellene mellem DNA-methylering og histonacetylering i tabelform til sammenligning side om side.
Opsummering – DNA-methylering vs histonacetylering
Epigenetiske modifikationer er essentielle for at bringe megen diversitet til genekspressionsvejen ved at lette reguleringen som reaktion på miljøudsving. DNA-methylering og histonacetylering er to hovedtyper af epigenetiske mekanismer, der henholdsvis inaktiverer og aktiverer genekspression. Selvom begge mekanismer ikke ændrer DNA-sekvensen, deltager den i at skabe orienteringsændringer af DNA, der enten fremmer eller hæmmer genekspression. DNA-methylering resulterer i at modificere DNA-baser ved at methylere dem. I modsætning hertil er histonacetylering acetylering af udvalgte aminosyrerester, hvilket fører til dekondenseret kromatin. Disse mekanismer aktiveres som reaktion på stimuli og spiller en vigtig rolle i at regulere ekspressionen af et bestemt gen. Dette opsummerer således forskellen mellem DNA-methylering og histonacetylering.
