Метилирането е химичен процес, при който метилова група се прехвърля от една молекула в друга молекула. В ДНК метилиране Метилова група се свързва към определена част от ДНК и по този начин променя градивен елемент на генетичния материал.
Какво е метилиране на ДНК?
При метилирането на ДНК метилова група се свързва с определени нуклеотиди в ДНК. ДНК, известна още като ДНК или дезоксирибонуклеинова киселина, е носител на генетична информация. С помощта на информацията, съхранявана в ДНК, могат да се произвеждат протеини.
Структурата на ДНК съответства на тази на въжена стълба, при което стиловете на въжената стълба са усукани по спирален начин, така че да се създаде така наречената структура с двойна спирала. Страничните части на въжената стълба са направени от захарни и фосфатни остатъци. Стълбите на въжената стълба представляват органични основи, основите на ДНК са аденин, цитозин, гуанин и тимин.
Две основи се свързват като двойка, за да образуват въже за стълба. Основните двойки са образувани от две допълващи се основи: аденин и тимин, както и цитозин и гуанин. Нуклеотидът е молекула, която се образува от фосфат, захар и основен компонент. При метилирането на ДНК, специални ензими, метилтрансферазите, прикрепят метилова група към основния цитозин. Така се създава метилцитозинът.
Функция и задача
ДНК метилиранията се считат за маркери, които позволяват на клетката да използва или да не използва определени области от ДНК. Те представляват механизъм за регулиране на гените, поради което могат да бъдат наречени превключвател за включване / изключване, тъй като в повечето случаи метилирането на база предотвратява копиране на въпросния ген по време на транскрипцията на ДНК.
Метилирането на ДНК гарантира, че ДНК може да се използва по различни начини, без самата ДНК последователност да се променя. Метилирането създава нова информация за генома, т.е. генетичния състав. Човек говори за епигеном и процеса на епигенетика. Епигеномът обяснява защо различните клетки могат да генерират идентична генетична информация. Например от човешки стволови клетки може да възникне голямо разнообразие от тъкани. От отделната яйцеклетка може да излезе цял човек. Епигенома на клетката решава коя форма и функция заема. Маркираните гени показват на клетката какво да прави за нея. Една мускулна клетка използва само маркираните участъци от ДНК, които са от значение за нейната работа. Нервните клетки, сърдечните клетки или клетките в белите дробове правят същото.
Маркировките от метиловите групи са гъвкави. Те могат да бъдат премахнати или преместени. Това би направило активирания преди това сегмент на ДНК отново. Тази гъвкавост е необходима, тъй като има постоянна взаимовръзка между генома и околната среда. ДНК метилирането поема тези влияния на околната среда.
ДНК метилиранията също могат да бъдат стабилни и да се предават от едно поколение клетки на следващо. В здраво тяло само далак да може да се развива в далака. Това гарантира, че съответният орган може да изпълни задачите си.
Епигенетичните промени могат да се прехвърлят не само от една клетка в следваща, но и от едно поколение в следващо. Например червеите наследяват имунитета към определени вируси чрез метилиране на ДНК.
Болести и неразположения
Патологичните промени в епигенома досега са открити при много заболявания и са идентифицирани като причина за заболявания в областта на имунологията, неврологията и в частност онкологията.
В тъканите, засегнати от рак, почти винаги се откриват дефекти в ДНК последователността и дефекти в епигенома. Ненормален модел на метилиране на ДНК често се наблюдава при тумори. Метилирането може да бъде увеличено или намалено. И двете имат далечни последици за клетката. В случай на повишено метилиране, т.е. хиперметилиране, така наречените туморни супресорни гени могат да бъдат инактивирани. Туморни супресорни гени контролират клетъчния цикъл и могат да предизвикат програмирана клетъчна смърт на увредената клетка, ако има заплаха от клетъчна дегенерация. Ако гените на тумор-супресор са неактивни, туморните клетки могат да се размножават безпрепятствено.
С намалено локално метилиране (хипометилиране) вредните ДНК елементи могат да се активират по невнимание. Ако метиловите групи са неправилно етикетирани, това се означава също като епимулация. Това води до нестабилност на генома.Доказано е, че някои канцерогенни вещества влияят на процеса на метилиране в клетките.
Промените в моделите на метилиране се различават от пациент с рак до пациент с рак. Например, пациент с рак на черния дроб има различни нива на метилиране от пациент с рак на простатата. По този начин изследователите все повече могат да класифицират туморите въз основа на техния модел на метилиране. Изследователите също могат да видят докъде е прогресирал туморът и как най-добре да се лекува. Въпреки това, анализът на метилирането на ДНК като диагностичен и терапевтичен метод все още не е напълно разработен, така че ще изминат няколко години, преди методите наистина да бъдат използвани извън зоната на изследване.
Много специално заболяване, което има своя произход при метилирането, е синдромът на ICF. Има мутация в ДНК метилтрансфераза, ензимът, който свързва метиловите групи с нуклеотидите. В резултат на това има недометилиране на ДНК при засегнатите. Резултатът е повтарящи се инфекции поради имунен дефицит. Освен това може да се появи къс ръст и неуспех да процъфтяват.
.jpg)
