Ключевая разница - ДНК против метилирования гистонов
Метилирование – это биологический процесс, при котором метильная группа (CH3) добавляется к молекуле и модифицируется для усиления или подавления ее активности. В контексте генетики метилирование может происходить на двух уровнях: метилирование ДНК и метилирование гистонов. Оба процесса напрямую влияют на процесс транскрипции генов и контролируют экспрессию генов. При метилировании ДНК метильная группа добавляется либо к цитозиновому, либо к адениновому нуклеотиду молекулы ДНК, что модифицирует два нуклеотидных остатка, чтобы подавить функцию транскрипции генов и предотвратить экспрессию генов. При метилировании гистонов к аминокислотам гистонового белка добавляется метильная группа. В этом ключевое различие между ДНК и метилированием гистонов.
Что такое метилирование ДНК?
Эпигенетический процесс, посредством которого к молекуле ДНК добавляются метильные группы для контроля экспрессии генов, известен как метилирование ДНК. Метилирование ДНК не изменяет последовательность ДНК, но влияет на активность ДНК. Этот процесс необходим для нормального развития организма и связан со многими важными процессами в организме, включая сохранение стабильности хромосом, эмбриональное развитие, канцерогенез, старение, инактивацию х-хромосом и репрессию мобильных элементов. Когда процесс метилирования происходит в промоторной области гена, он участвует в репрессии транскрипции гена. Молекула ДНК состоит из комбинации четырех (04) нуклеотидов: аденина, гуанина, тимина и цитозина. Из четырех оснований ДНК метилируются аденин и цитозин. Во время метилирования ДНК метильная группа добавляется к 5th атому углерода цитозинового кольца для превращения цитозинового основания в 5-метилцитозин. Этот процесс модификации остатков цитозина катализируется ферментом, известным как ДНК-метилтрансфераза. Модифицированное цитозиновое основание находится рядом с гуаниновым основанием. Следовательно, в двойной спиральной структуре ДНК модифицированные цитозиновые основания расположены по диагонали друг к другу на противоположных цепях ДНК.
Рисунок 01: Метилирование ДНК
Метилирование аденина происходит в растениях, бактериях и млекопитающих. Метилирование ДНК растений и других организмов обнаруживается в трех различных контекстах последовательностей. Это CG, CHH и CHG, где H относится к аденину, тимину или цитозину.
Что такое метилирование гистонов?
Гистон - это белок, входящий в состав нуклеосомы, которая является структурной единицей эукариотической хромосомы. Нуклеосома закручивается вокруг двойной спирали ДНК, что приводит к образованию хромосом. Метилирование гистонов представляет собой процесс переноса метильных групп на аминокислоты гистонового белка. ДНК намотана на два набора идентичных гистоновых белков, называемых белковым октамером. В этом формировании участвуют четыре типа гистоновых белков (по две копии каждого): H2A, H2b, H3 и H4. Эти четыре типа гистоновых белков состоят из отростка хвоста. Эти отростки хвоста действуют как мишени для модификации нуклеосом путем метилирования. Активация и инактивация ДНК в значительной степени зависят от метилированного хвостового остатка и его способности к метилированию.
Рисунок 02. Метилирование гистонов
Метилирование гистонов напрямую влияет на транскрипцию генов. Он обладает способностью увеличивать или уменьшать процесс, что зависит от типа аминокислот в гистоновом белке, который должен быть метилирован, и от количества присоединенных метильных групп. Процесс транскрипции усиливается за счет некоторых реакций метилирования, которые ослабляют связи между гистоновыми хвостами и ДНК. Это происходит за счет включения процесса раскручивания ДНК от нуклеосомы, что облегчает взаимодействие между факторами транскрипции, полимеразами и ДНК. Этот процесс является критическим шагом в регуляции экспрессии генов и приводит к экспрессии разных генов разными клетками. Метилирование гистоновых белков происходит на остатках хвостов, чаще всего на остатках лизина (K) гистоновых хвостов H3 и H4, а также на аргинине (R). Лизин и аргинин являются аминокислотами. Гистонметилтрансфераза представляет собой фермент, который используется для переноса метильных групп на лизин и аргинин, хвостовые остатки гистоновых белков H3 и H4.
В чем сходство ДНК и метилирования гистонов?
В обоих процессах добавляются метильные группы
В чем разница между ДНК и метилированием гистонов?
ДНК против метилирования гистонов |
|
| Добавление метильной группы к цитозиновым или адениновым нуклеотидам молекулы ДНК известно как метилирование ДНК. | Перенос метильных групп на аминокислоты гистоновых белков известен как метилирование гистонов. |
| Катализатор | |
| Присоединение метильной группы к остатку цитозина катализируется ДНК-метилтрансферазой. | Реакция переноса метильных групп на аминокислоту гистонового белка катализируется гистонметилтрансферазой. |
| Функция | |
| Если метилирование ДНК происходит в промоторной области гена, оно подавляет транскрипцию генов и предотвращает экспрессию генов. | Если происходит метилирование гистонов, то оно способствует раскручиванию ДНК из обернутой нуклеосомы и облегчает взаимодействие факторов транскрипции и полимераз с ДНК и усиливает процесс транскрипции генов. |
Резюме – ДНК против метилирования гистонов
Метилирование - это процесс, при котором метильная группа добавляется к молекуле, такой как ДНК или белок. В контексте генетики метилирование ДНК и метилирование гистонов напрямую влияют на регуляцию транскрипции гена и контролируют экспрессию генов в клетках. Реакции метилирования ДНК и метилирования гистонов катализируются соответственно ДНК и гистонметилтрансферазой. Когда метильная группа добавляется к ДНК, это известно как метилирование ДНК, а когда метильная группа добавляется к аминокислотам гистонового белка, это известно как метилирование гистонов. В этом разница между ДНК и метилированием гистонов.
Загрузить PDF-версию ДНК и метилирования гистонов
Вы можете загрузить PDF-версию этой статьи и использовать ее в автономном режиме в соответствии с примечаниями к цитированию. Пожалуйста, загрузите PDF-версию здесь. Разница между ДНК и метилированием гистонов
