Diferența cheie – ADN vs metilarea histonelor
Metilarea este un proces biologic prin care o grupare metil (CH3) este adăugată la o moleculă și modificată pentru a crește sau a reprima activitatea acesteia. În contextul geneticii, metilarea poate avea loc la două niveluri: metilarea ADN-ului și metilarea histonelor. Ambele procese afectează direct procesul de transcripție al genelor și controlează expresia genelor. În metilarea ADN-ului, o grupare metil este adăugată fie la citozină, fie la adenină nucleotidă a moleculei de ADN, care modifică cele două resturi de nucleotide pentru a reprima funcția de transcripție a genelor și pentru a preveni exprimarea genelor. În metilarea histonelor, se adaugă o grupare metil la aminoacizii proteinei histonelor. Aceasta este diferența cheie dintre ADN și metilarea histonelor.
Ce este metilarea ADN-ului?
Procesul epigenetic prin care grupele metil sunt adăugate la o moleculă de ADN pentru a controla expresia genelor este cunoscut sub numele de metilare ADN. Metilarea ADN-ului nu modifică secvența ADN-ului, ci afectează activitatea ADN-ului. Acest proces este necesar pentru dezvoltarea normală a unui organism și este legat de multe procese importante ale organismului, care includ păstrarea stabilității cromozomilor, dezvoltarea embrionară, carcinogeneza, îmbătrânirea, inactivarea cromozomului x și reprimarea elementelor transpozabile. Atunci când procesul de metilare are loc la o regiune promotoare a unei gene, acesta este implicat în reprimarea transcripției genei. O moleculă de ADN constă dintr-o combinație de patru (04) nucleotide: adenină, guanină, timină și citozină. Din cele patru baze ale ADN-ului, adenina și citozina pot fi metilate. În timpul metilării ADN-ului, se adaugă o grupare metil la carbonul 5th al inelului citozinei pentru a transforma baza citozinei în 5-metilcitozină. Acest proces de modificare a reziduului de citozină este catalizat de o enzimă cunoscută sub numele de ADN metiltransferază. O bază citozină modificată este prezentă lângă o bază guanină. Prin urmare, în structura dublă elicoială a ADN-ului, bazele de citozină modificate sunt prezente în diagonală una față de alta pe catenele de ADN opuse.
Figura 01: Metilarea ADN
Metilarea adeninei este un proces întâlnit la plante, bacterii și mamifere. Metilarea ADN-ului plantelor și altor organisme se găsește în trei contexte de secvențe diferite. Acestea sunt CG, CHH și CHG, unde H se referă fie la adenină, la timină sau la citozină.
Ce este metilarea histonelor?
Histone este o proteină care alcătuiește nucleozomul, care este unitatea structurală a cromozomului eucariotic. Nucleozomul se înfășoară în jurul dublei helix ADN, ceea ce are ca rezultat formarea cromozomilor. Metilarea histonelor este un proces care transferă grupări metil la aminoacizii proteinei histonelor. ADN-ul este înfășurat în jurul a două seturi de proteine histone identice, denumite octamer proteic. Cele patru tipuri de proteine histone (două copii fiecare) implicate în această formare sunt H2A, H2b, H3 și H4. Aceste patru tipuri de proteine histone constau dintr-o extensie a cozii. Aceste extensii de coadă acționează ca ținte ale modificării nucleozomilor prin metilare. Activarea și inactivarea ADN-ului depind în mare măsură de reziduul de coadă care este metilat și de capacitatea sa de metilare.
Figura 02: Metilarea histonelor
Metilarea histonelor afectează direct transcrierea genelor. Are capacitatea fie de a crește, fie de a reduce procesul, care depinde de tipul de aminoacizi din proteina histonă care urmează să fie metilată și de numărul de grupări metil atașate. Procesul de transcripție este îmbunătățit datorită unor reacții de metilare care slăbesc legăturile prezente între cozile histonelor și ADN. Acest lucru se întâmplă din cauza activării procesului de derulare a ADN-ului din nucleozom, care facilitează interacțiunea dintre factorii de transcripție, polimeraze și ADN. Acest proces este un pas critic în reglarea expresiei genelor și are ca rezultat exprimarea diferitelor gene de către diferite celule. Metilarea proteinelor histonelor are loc pe resturile de coadă, cel mai frecvent pe reziduurile de lizină (K) ale cozilor de histonă ale H3 și H4 și, de asemenea, pe arginină (R). Lizina și arginina sunt aminoacizi. Histone metiltransferaza este o enzimă care este utilizată pentru a transfera grupări metil la lizină și arginină, resturile de coadă ale proteinelor histonelor H3 și H4.
Care este asemănarea dintre ADN și metilarea histonelor?
În ambele procese, se adaugă grupări metil
Care este diferența dintre ADN și metilarea histonelor?
ADN vs metilarea histonelor |
|
| Adăugarea unei grupări metil la nucleotidele de citozină sau adenină ale unei molecule de ADN este cunoscută ca metilarea ADN. | Transferul grupărilor metil la aminoacizii proteinelor histonelor este cunoscut sub denumirea de metilare a histonelor. |
| catalizator | |
| Adăugarea grupării metil la reziduul de citozină este catalizată de ADN-metiltransferaza. | Reacția care transferă grupările metil la aminoacidul proteinei histonice este catalizată de histon-metiltransferaza. |
| Funcție | |
| Dacă metilarea ADN-ului are loc în regiunea promotoare a unei gene, aceasta suprimă transcrierea genelor și previne expresia genei. | Dacă are loc metilarea histonelor, aceasta promovează derularea ADN-ului din nucleozomul învelit și facilitează interacțiunea factorilor de transcripție și polimerazelor cu ADN-ul și îmbunătățește procesul de transcriere a genelor. |
Rezumat – ADN vs metilarea histonelor
Metilarea este un proces prin care o grupare metil este adăugată la o moleculă precum ADN-ul sau proteina. În contextul geneticii, metilarea ADN-ului și metilarea histonelor afectează direct reglarea transcripției unei gene și controlează expresia genică a celulelor. Reacțiile de metilare a ADN-ului și metilarea histonelor sunt catalizate de ADN și, respectiv, de histon metiltransferaza. Când o grupare metil este adăugată la ADN, este cunoscută ca metilarea ADN-ului, iar atunci când o grupare metil este adăugată la aminoacizii proteinei histonă, este cunoscută sub numele de metilarea histonelor. Aceasta este diferența dintre ADN și metilarea histonelor.
Descărcați versiunea PDF a ADN-ului și metilării histonelor
Puteți descărca versiunea PDF a acestui articol și o puteți utiliza în scopuri offline, conform notelor de citare. Vă rugăm să descărcați versiunea PDF aici Diferența dintre ADN și metilarea histonelor
