Метилирование ДНК

Метилирование - это химический процесс, при котором метильная группа передается от одной молекулы к другой молекуле. У которой Метилирование ДНК Метильная группа соединяется с определенной частью ДНК и таким образом изменяет строительный блок генетического материала.

Что такое метилирование ДНК?

При метилировании ДНК метильная группа присоединяется к определенным нуклеотидам в ДНК. ДНК, также известная как ДНК или дезоксирибонуклеиновая кислота, является носителем генетической информации. С помощью информации, хранящейся в ДНК, можно производить белки.

Структура ДНК соответствует структуре веревочной лестницы, при этом стойки веревочной лестницы скручены по спирали, создавая так называемую двойную спиральную структуру. Боковые части веревочной лестницы сделаны из остатков сахара и фосфата. Ступеньки веревочной лестницы представляют собой органические основания, основания ДНК - аденин, цитозин, гуанин и тимин.

Каждое из двух оснований соединяется в пару, образуя перекладину веревочной лестницы. Каждая пара оснований образована двумя дополнительными основаниями: аденином и тимином, а также цитозином и гуанином. Нуклеотид - это молекула, состоящая из фосфата, сахара и основного компонента. При метилировании ДНК специальные ферменты, метилтрансферазы, присоединяют метильную группу к основному цитозину. Так создается метилцитозин.

Функция и задача

Метилирование ДНК считается маркером, который позволяет клетке использовать или не использовать определенные области ДНК. Они представляют собой механизм регуляции гена. Поэтому их можно также назвать переключателями включения и выключения, поскольку в большинстве случаев метилирование основания предотвращает копирование соответствующего гена во время транскрипции ДНК.

Метилирование ДНК гарантирует, что ДНК можно использовать по-разному без изменения самой последовательности ДНК. Метилирование создает новую информацию о геноме, то есть о генетическом составе. Говорят об эпигеноме и процессе эпигенетики. Эпигеном объясняет, почему разные клетки могут генерировать идентичную генетическую информацию. Например, из стволовых клеток человека может возникать широкий спектр типов тканей. Целый человек может даже появиться из отдельной яйцеклетки. Эпигеном клетки решает, какую форму и функцию она принимает. Отмеченные гены показывают клетке, что с ней делать. Мышечная клетка использует для своей работы только отмеченные участки ДНК, которые имеют отношение к ней. Нервные клетки, клетки сердца или клетки легких делают то же самое.

Маркировка метильных групп гибкая. Их можно удалить или переместить. Это сделало бы ранее деактивированный сегмент ДНК снова активным. Такая гибкость необходима, потому что между геномом и окружающей средой существует постоянное взаимодействие. Метилирование ДНК принимает на себя эти влияния окружающей среды.

Метилирование ДНК также может быть стабильным и передается от одного поколения клеток к другому. В здоровом теле только клетки селезенки могут развиваться в селезенке. Это гарантирует, что соответствующий орган может выполнять свои задачи.

Эпигенетические изменения могут передаваться не только от одной клетки к другой, но и от одного поколения к другому. Например, черви наследуют иммунитет к определенным вирусам через метилирование ДНК.

Болезни и недуги

Патологические изменения в эпигеноме к настоящему времени обнаружены при многих заболеваниях и определены как причина болезней в области иммунологии, неврологии и, в частности, онкологии.

В тканях, пораженных раком, помимо дефектов самой последовательности ДНК, почти всегда обнаруживаются ошибки в эпигеноме. В опухолях часто наблюдается аномальный паттерн метилирования ДНК. Метилирование может быть увеличено или уменьшено. Оба имеют далеко идущие последствия для клетки. При повышенном метилировании, то есть гиперметилировании, так называемые гены-супрессоры опухолей могут быть инактивированы. Гены-супрессоры опухоли контролируют клеточный цикл и могут запускать запрограммированную гибель поврежденной клетки, если существует угроза клеточной дегенерации. Если гены-супрессоры опухолей неактивны, опухолевые клетки могут беспрепятственно размножаться.

При уменьшении локального метилирования (гипометилирования) вредные элементы ДНК могут быть случайно активированы. Если метильные группы обозначены неправильно, это также называется эпимутацией. Это приводит к нестабильности генома.Было показано, что некоторые канцерогенные вещества препятствуют процессу метилирования в клетках.

Изменения в паттернах метилирования различаются от больного раком к больному раком. Например, у пациента с раком печени уровни метилирования отличаются от уровня метилирования у пациента с раком простаты. Таким образом, исследователи все чаще могут классифицировать опухоли на основе их паттерна метилирования. Исследователи также могут увидеть, насколько далеко зашла опухоль и как лучше ее лечить. Однако анализ метилирования ДНК как диагностический и терапевтический метод еще не полностью разработан, так что пройдет несколько лет, прежде чем эти методы действительно можно будет использовать за пределами области исследований.

Синдром ICF - это очень особенное заболевание, которое происходит из-за метилирования. Произошла мутация ДНК-метилтрансферазы, фермента, который связывает метильные группы с нуклеотидами. В результате у пострадавших наблюдается недостаточное метилирование ДНК. Следствием этого являются рецидивирующие инфекции из-за иммунодефицита. Кроме того, может произойти невысокий рост и потеря роста.