DNA metüülimine

Metüleerimine on keemiline protsess, mille käigus metüülrühm kantakse ühest molekulist teise molekuli. in DNA metüülimine Metüülrühm seostub DNA teatud osaga ja muudab seega geneetilise materjali ehitusplokki.

Mis on DNA metüleerimine?

DNA metüülimisel kinnitub metüülrühm DNA teatud nukleotiididele. DNA, tuntud ka kui DNA või desoksüribonukleiinhape, on geneetilise teabe kandja. DNA-sse salvestatud teabe abil saab valke toota.

DNA struktuur vastab trossiredeli struktuurile, kusjuures trossiredelite keerd on keerutatud spiraalselt, luues niinimetatud topeltheeliksi struktuuri. Trossiredeli külgmised osad on valmistatud suhkru ja fosfaadi jääkidest. Trossiredeli tipud tähistavad orgaanilisi aluseid.DNA alused on adeniin, tsütosiin, guaniin ja tümiin.

Kaks alust ühendatakse mõlemad paarina, moodustades trossiredeli. Aluspaarid moodustavad mõlemad kaks komplementaarset alust: adeniin ja tümiin, samuti tsütosiin ja guaniin. Nukleotiid on molekul, mis moodustatakse fosfaadist, suhkrust ja aluskomponendist. DNA metüülimisel kinnitavad spetsiaalsed ensüümid, metüültransferaasid, metüülrühm aluse tsütosiiniga. Nii luuakse metüültsütosiin.

Funktsioon ja ülesanne

DNA metüülimisi peetakse markeriteks, mis võimaldavad rakul kasutada või mitte kasutada DNA teatud piirkondi. Need kujutavad endast geeniregulatsiooni mehhanismi ja seetõttu võiks neid nimetada ka sisse / välja lülitiks, kuna enamasti takistab aluse metüleerimine DNA transkriptsiooni ajal asjaomase geeni koopiat.

DNA metüülimine tagab, et DNA-d saab kasutada erineval viisil, ilma et DNA järjestus ise muutuks. Metüleerimine loob uue teabe genoomi, s.o geneetilise koostise kohta. Üks räägib epigenoomist ja epigeneetika protsessist. Epigenoom selgitab, miks erinevad rakud võivad genereerida identset geneetilist teavet. Näiteks võib inimese tüvirakkudest tekkida väga palju erinevaid koetüüpe. Üksikust munarakust võib välja tulla terve inimene. Raku epigenoom otsustab, millise vormi ja funktsiooni ta võtab. Märgitud geenid näitavad rakule, mida selle jaoks teha. Lihasrakk kasutab ainult märgistatud DNA lõikeid, mis on selle töö jaoks olulised. Närvirakud, südamerakud või kopsude rakud teevad sama.

Metüülrühmade märgistused on elastsed. Neid saab eemaldada või teisaldada. See muudaks varem deaktiveeritud DNA segmendi taas aktiivseks. See paindlikkus on vajalik, kuna genoomi ja keskkonna vahel on pidev vastastikune mõju. DNA metüülimine võtab need keskkonnamõjud.

Samuti võivad DNA metülatsioonid olla stabiilsed ja neid kantakse edasi ühe põlvkonna rakkudelt järgmisele. Tervislikus kehas võivad põrnas kunagi areneda ainult põrnarakud. See tagab, et vastav organ saab oma ülesandeid täita.

Epigeneetilisi muutusi ei saa kanda mitte ainult ühest rakust teise, vaid ka ühelt põlvkonnalt teisele. Näiteks pärsivad ussid DNA metüülimise kaudu teatud viiruste suhtes immuunsust.

Haigused ja tervisehäired

Epigenoomi patoloogilisi muutusi on seni tuvastatud paljude haiguste korral ja tuvastatud haiguste põhjustajana immunoloogia, neuroloogia ja eriti onkoloogia valdkonnas.

Kudedes, mida mõjutab vähk, leitakse peaaegu alati lisaks DNA järjestuse defektidele ka epigenoomi vead. Kasvajate puhul on sageli näha DNA metüleerimise ebanormaalset mustrit. Metüleerimist saab suurendada või vähendada. Mõlemal on raku jaoks kaugeleulatuvad tagajärjed. Suurenenud metüleerimisega, st hüpermetüleerimisega, saab niinimetatud kasvaja supressorgeenid inaktiveerida. Kasvaja supressorgeenid kontrollivad rakutsüklit ja võivad raku degeneratsiooni ohu korral käivitada kahjustatud raku programmeeritud rakusurma. Kui kasvaja supressorgeenid on passiivsed, võivad kasvajarakud takistamatult paljuneda.

Vähendatud kohaliku metüülimise (hüpometüleerimise) korral võivad kahjulikud DNA elemendid tahtmatult aktiveeruda. Kui metüülrühmad on valesti märgistatud, nimetatakse seda ka epimutatsiooniks. See põhjustab genoomi ebastabiilsust.On tõestatud, et mõned kantserogeensed ained häirivad rakkudes metüleerimisprotsessi.

Metülatsioonimustrite muutused erinevad vähihaigetel vähihaigetel. Näiteks maksavähiga patsiendil on erinev metüülimise tase kui eesnäärmevähiga patsiendil. Sel moel saavad teadlased üha enam kasvajaid klassifitseerida nende metülatsioonimustri järgi. Teadlased näevad ka seda, kui kaugele on kasvaja arenenud ja kuidas seda kõige paremini ravida. DNA metüleerimise kui diagnostilise ja terapeutilise meetodi analüüs ei ole siiski veel täielikult välja töötatud, nii et möödub mõni aasta, enne kui meetodeid saab tõepoolest väljaspool uurimispiirkonda kasutada.

Väga eriline haigus, mis pärineb metüleerimisel, on ICF-i sündroom. DNA metüültransferaasis - ensüümis, mis seob metüülrühmad nukleotiididega - toimub mutatsioon. Selle tagajärjel toimub DNA puudulik metülatsioon mõjutatud isikutes. Tagajärg on immuunpuudulikkusest tulenevad korduvad nakkused. Lisaks võib esineda lühikest kasvu ja ebaõnnestumist.