Nøgleforskel – DNA vs histonmethylering
Methylering er en biologisk proces, hvorved en methylgruppe (CH3) føjes til et molekyle og modificeres for at øge eller undertrykke dets aktivitet. I forbindelse med genetik kan methylering forekomme på to niveauer: DNA-methylering og histon-methylering. Begge processer påvirker direkte transskriptionsprocessen af gener og styrer ekspressionen af gener. Ved DNA-methylering tilsættes en methylgruppe enten til cytosin- eller adenin-nukleotidet i DNA-molekylet, som modificerer de to nukleotidrester for at undertrykke funktionen af gentranskription og forhindre ekspression af gener. Ved histonmethylering tilsættes en methylgruppe til histonproteinets aminosyrer. Dette er den vigtigste forskel mellem DNA- og histonmethylering.
Hvad er DNA-methylering?
Den epigenetiske proces, hvorved methylgrupper føjes til et DNA-molekyle for at kontrollere ekspressionen af gener, er kendt som DNA-methylering. DNA-methylering ændrer ikke DNA-sekvensen, men påvirker DNA-aktiviteten. Denne proces er nødvendig for den normale udvikling af en organisme og er forbundet med mange vigtige processer i kroppen, som omfatter bevarelse af kromosomstabilitet, embryonal udvikling, carcinogenese, aldring, x-kromosominaktivering og undertrykkelse af transponerbare elementer. Når methyleringsprocessen forekommer ved en promotorregion af et gen, er den involveret i undertrykkelsen af gentranskription. Et DNA-molekyle består af en kombination af fire (04) nukleotider: adenin, guanin, thymin og cytosin. Ud af de fire baser af DNA kan adenin og cytosin methyleres. Under DNA-methylering tilsættes en methylgruppe til det 5th carbon i cytosinringen for at omdanne cytosinbasen til 5-methylcytosin. Denne cytosinrestmodifikationsproces katalyseres af et enzym kendt som DNA-methyltransferase. En modificeret cytosinbase er til stede ved siden af en guaninbase. I den dobbeltspiralformede struktur af DNA er modificerede cytosinbaser derfor til stede diagon alt i forhold til hinanden på modsatte DNA-strenge.
Figur 01: DNA-methylering
Adenin-methylering er en proces, der findes i planter, bakterier og pattedyr. DNA-methylering af planter og andre organismer findes i tre forskellige sekvenssammenhænge. De er CG, CHH og CHG, hvor H refererer til enten Adenin, Thymin eller Cytosin.
Hvad er histonmethylering?
Histone er et protein, der udgør nukleosomet, som er den strukturelle enhed af det eukaryote kromosom. Nukleosomet omslutter DNA-dobbelthelixen, hvilket resulterer i dannelsen af kromosomer. Histonmethylering er en proces, der overfører methylgrupper til aminosyrerne i histonproteinet. DNA'et er viklet omkring to sæt identiske histonproteiner kaldet en proteinoktamer. De fire typer histonproteiner (to kopier hver) involveret i denne formation er H2A, H2b, H3 og H4. Disse fire typer histonproteiner består af en haleforlængelse. Disse haleforlængelser fungerer som målene for nukleosommodifikation ved methylering. Aktiveringen og inaktiveringen af DNA afhænger i høj grad af den halerest, der er methyleret, og dens evne til methylering.
Figur 02: Histonmethylering
Methylering af histoner påvirker direkte transskriptionen af gener. Det har evnen til enten at øge eller mindske processen, hvilket afhænger af typen af aminosyrerne i histonproteinet, der skal methyleres, og af antallet af methylgrupper, der er knyttet. Transkriptionsprocessen er forbedret på grund af nogle methyleringsreaktioner, der svækker bindingerne mellem histonhaler og DNA. Dette sker på grund af aktivering af afviklingsprocessen af DNA fra nukleosomet, hvilket letter interaktionen mellem transkriptionsfaktorerne, polymeraser og DNA. Denne proces er et kritisk trin i reguleringen af genekspression og resulterer i ekspression af forskellige gener af forskellige celler. Methylering af histonproteiner forekommer på halerester, mest almindeligt på lysin (K) rester af histonhaler af H3 og H4 og også på arginin (R). Lysin og arginin er aminosyrer. Histonmethyltransferase er et enzym, der bruges til at overføre methylgrupper til lysin og arginin, haleresterne af H3 og H4 histonproteiner.
Hvad er ligheden mellem DNA og histonmethylering?
I begge processer tilsættes methylgrupper
Hvad er forskellen mellem DNA og histonmethylering?
DNA vs histonmethylering |
|
| Tilføjelse af en methylgruppe til cytosin- eller adenin-nukleotider i et DNA-molekyle er kendt som DNA-methylering. | Overførsel af methylgrupper til aminosyrerne i histonproteinerne er kendt som histonmethylering. |
| Catalyst | |
| Tilføjelsen af methylgruppe til cytosinresten katalyseres af DNA-methyltransferase. | Reaktionen, der overfører methylgrupper til aminosyren i histonprotein, katalyseres af histonmethyltransferase. |
| Function | |
| Hvis DNA-methylering forekommer i promotorregionen af et gen, undertrykker det transskriptionen af gener og forhindrer genekspression. | Hvis histonmethylering forekommer, fremmer det afviklingen af DNA fra det indpakkede nukleosom og letter interaktionen af transkriptionsfaktorer og polymeraser med DNA og forbedrer gentranskriptionsprocessen. |
Opsummering – DNA vs histonmethylering
Methylering er en proces, hvorved en methylgruppe føjes til et molekyle som DNA eller protein. I forbindelse med genetik påvirker DNA-methylering og histonmethylering direkte reguleringen af transskription af et gen og kontrollerer cellernes genekspression. Reaktionerne af DNA-methylering og histonmethylering katalyseres af henholdsvis DNA og histonmethyltransferase. Når en methylgruppe tilsættes til DNA, er det kendt som DNA-methylering, og når en methylgruppe tilsættes til aminosyrer i histonproteinet, er det kendt som histonmethylering. Dette er forskellen mellem DNA- og histon-methylering.
Download PDF-version af DNA og histonmethylering
Du kan downloade PDF-versionen af denne artikel og bruge den til offline-formål i henhold til citatnoter. Download venligst PDF-version her Forskel mellem DNA og histonmethylering
