Ключевое различие между метилированием ДНК и ацетилированием гистонов заключается в том, что метилирование ДНК приводит к метилированию оснований ДНК, что приводит к инактивации генов, тогда как ацетилирование гистонов представляет собой модификацию гистоновых белков, связанных со структурой нуклеосомы.
Эпигенетические модификации - это модификации, которые приводят к регуляции экспрессии генов, не вызывая каких-либо изменений в нативной последовательности ДНК. В связи с этим имеют место две основные химические модификации, метилирование ДНК и модификация гистонов, вызывающие ориентационные изменения в ДНК, приводящие к активации или инактивации экспрессии генов.
Что такое метилирование ДНК?
Метилирование ДНК является основной эпигенетической модификацией, происходящей в клетках. Он изменяет или регулирует экспрессию генов. В этом явлении основания ДНК метилируются с помощью метилтрансфераз. Метильные группы переносятся от S-аденозилметионина. Случайное метилирование оснований ДНК приводит к инактивации экспрессии генов. Когда метилирование ДНК происходит в регуляторных областях ДНК, таких как промоторные последовательности, островки CpG, проксимальные и дистальные регуляторные элементы, эти последовательности модифицируются, что приводит к потере функции этих регуляторных областей. В результате факторы транскрипции не будут связываться должным образом, и произойдет инактивация или подавление экспрессии генов на уровне транскрипции. Кроме того, эти модификации ДНК также снижают сродство РНК-полимеразы, чтобы оставаться стабильной в процессе транскрипции.
Рисунок 01: Метилирование ДНК
Метилирование ДНК или гиперметилирование участков ДНК также приводит к геномному импринтингу, который является важным процессом подавления активности выбранных генов как метода регуляции экспрессии генов. Мутации активируют метилирование ДНК в генах. Факторы окружающей среды, стресс, диета, алкоголь и другие экзогенные факторы также активируют метилирование ДНК. Например, длительное питание с высоким содержанием доноров метила может привести к гиперактивации метилирования ДНК, в то время как длительное питание с очень низким содержанием доноров метила может привести к деметилированию ДНК.
Что такое ацетилирование гистонов?
Модификация гистонов - это еще один тип эпигенетической модификации, вызывающий регуляцию генов. Существует множество различных химических модификаций различных гистоновых белков, связанных с образованием нуклеосом во время хромосомной организации эукариот. Эти модификации включают фосфорилирование, ацетилирование, метилирование, гликозилирование и убиквитинирование.
Рисунок 02: Ацетилирование гистонов
Ацетилирование гистонов опосредуется ферментами ацетилтрансферазами, которые ацетилируют аминокислотные остатки различных субъединиц гистонов. Аминокислотные остатки лизина гистоновых белков легко ацетилируются. После ацетилирования происходит деконденсация, в результате чего образуется более открытая структура. Это позволит ДНК быть более открытой для активации транскрипции. Это изменение ориентации, вызванное деконденсацией нуклеосомной структуры, позволяет легко рекрутировать РНК-полимеразу и факторы транскрипции для инициации транскрипции. Напротив, когда происходит деацетилирование гистонов, нуклеосомная структура подвергается конденсации, что предотвращает активацию транскрипции.
Каковы сходства между метилированием ДНК и ацетилированием гистонов?
- Оба являются эпигенетическими модификациями, которые происходят для регуляции экспрессии генов.
- И то, и другое имеет место только у эукариот.
- Более того, химические модификации в результате ферментативной активности имеют место в обоих сценариях.
- Экзогенные факторы, такие как окружающая среда, стресс, диета и алкоголь, регулируют оба процесса.
- Оба процесса не приведут к изменению последовательности ДНК.
- Эти процессы происходят в ядре.
В чем разница между метилированием ДНК и ацетилированием гистонов?
Метилирование ДНК и ацетилирование гистонов являются эпигенетическими модификациями. Однако в то время как метилирование ДНК происходит на уровне ДНК, ацетилирование гистонов представляет собой химическую ковалентную модификацию, происходящую в белках как посттрансляционная модификация гистоновых белков. Итак, в этом ключевое различие между метилированием ДНК и ацетилированием гистонов. Метилирование ДНК инактивирует транскрипцию, ингибируя инициацию транскрипции и снижая стабильность РНК. Напротив, ацетилирование гистонов приведет к деконденсации нуклеосомы, что приведет к активации транскрипции.
Приведенная ниже инфографика представляет различия между метилированием ДНК и ацетилированием гистонов в табличной форме для параллельного сравнения.
Резюме – Метилирование ДНК и ацетилирование гистонов
Эпигенетические модификации необходимы для внесения большого разнообразия в пути экспрессии генов за счет облегчения регуляции в ответ на колебания окружающей среды. Метилирование ДНК и ацетилирование гистонов представляют собой два основных типа эпигенетических механизмов, которые, соответственно, инактивируют и активируют экспрессию генов. Хотя оба механизма не изменяют последовательность ДНК, они участвуют в создании ориентационных изменений ДНК, которые либо способствуют, либо подавляют экспрессию генов. Метилирование ДНК приводит к модификации оснований ДНК путем их метилирования. Напротив, ацетилирование гистонов представляет собой ацетилирование выбранных аминокислотных остатков, приводящее к деконденсации хроматина. Эти механизмы активируются в ответ на раздражители и играют важную роль в регуляции экспрессии определенного гена. Таким образом, это суммирует разницу между метилированием ДНК и ацетилированием гистонов.
