Різниця між метилюванням ДНК та гістоном

Ключова різниця - метилювання ДНК проти гістону
 

Метилювання - це біологічний процес, за допомогою якого використовується метильна група (СН₃) додають до молекули і модифікують для посилення або пригнічення її активності. У контексті генетики метилювання може відбуватися на двох рівнях: метилювання ДНК та метилювання гістону. Обидва процеси безпосередньо впливають на процес транскрипції генів і контролюють експресію генів. При метилюванні ДНК метильна група додається або до цитозину, або до аденінового нуклеотиду молекули ДНК, який модифікує два нуклеотидні залишки для пригнічення функції транскрипції генів та запобігання експресії генів. При метилуванні гістону до амінокислот білка гістону додається метильна група. У цьому полягає ключова відмінність метилювання ДНК та гістону.

ЗМІСТ

1. Огляд та ключові відмінності
2. Що таке метилювання ДНК
3. Що таке метилювання Гістона
4. Подібність між метилюванням ДНК та гістоном
5. Поплечне порівняння - метилювання ДНК проти Гістону в табличній формі
6. Підсумок

Що таке метилювання ДНК?

Епігенетичний процес, за допомогою якого метильні групи додаються до молекули ДНК для контролю експресії генів, відомий як метилювання ДНК. Метилювання ДНК не змінює послідовність ДНК, але впливає на активність ДНК. Цей процес необхідний для нормального розвитку організму і пов'язаний з багатьма важливими процесами в організмі, які включають збереження стабільності хромосом, ембріональний розвиток, канцерогенез, старіння, інактивацію х-хромосом та репресію переміщуваних елементів. Коли процес метилювання відбувається в області промотору гена, він бере участь у пригніченні транскрипції генів. Молекула ДНК складається з комбінації чотирьох (04) нуклеотидів: аденіну, гуаніну, тиміну та цитозину. З чотирьох основ ДНК аденін та цитозин можуть бути метильовані. Під час метилювання ДНК до групи 5 додається метильна група^го вуглець цитозинового кільця для перетворення цитозинової основи в 5-метилцитозин. Цей процес модифікації залишків цитозину каталізується ферментом, відомим як ДНК метилтрансфераза. Модифікована цитозинова основа присутня поруч з гуаніновою основою. Тому в подвійній спіральній структурі ДНК модифіковані цитозинові основи присутні діагонально один до одного на протилежних ланцюгах ДНК.

Малюнок 01: Метилювання ДНК

Метилювання аденіну - це процес, який знаходиться в рослинах, бактеріях і ссавцях. Метилювання ДНК рослин та інших організмів знаходиться у трьох різних контекстах послідовності. Вони являють собою CG, CHH та CHG, де H позначає або аденін, тимін або цитозин.

Що таке метилювання Гістона?

Гістон - це білок, який складає нуклеосому, яка є структурною одиницею еукаріотичної хромосоми. Нуклеосома обмотується навколо подвійної спіралі ДНК, що призводить до утворення хромосом. Метилювання гістону - це процес, який переносить метильні групи до амінокислот білка гістону. ДНК намотується навколо двох наборів однакових білків гістону, що називаються білковим октамером. Чотири типи гістонових білків (по дві копії кожна), що беруть участь у цьому утворенні, є H2A, H2b, H3 і H4. Ці чотири типи гістонових білків складаються з хвостового розширення. Ці розширення хвоста виступають мішенями модифікації нуклеосом методом метилирования. Активація та інактивація ДНК значною мірою залежать від метильованого залишку хвоста та його здатності до метилювання.

Малюнок 02: Метилювання Гістона

Метилювання гістонів безпосередньо впливає на транскрипцію генів. Він має здатність або збільшувати, або зменшувати процес, що залежить від типу амінокислот білка гістону, який має бути метильований, і від кількості приєднаних метильних груп. Процес транскрипції посилюється завдяки деяким реакціям метилювання, що послаблює зв’язки, присутні між хвостами гістону та ДНК. Це відбувається завдяки активізації процесу розкриття ДНК від нуклеосоми, що полегшує взаємодію між транскрипційними факторами, полімеразами та ДНК. Цей процес є критичним етапом регуляції експресії генів і призводить до експресії різних генів різними клітинами. Метилювання білків гістону відбувається на хвостових залишках, найчастіше на залишках лізину (К) у хвостах гістону H3 та H4, а також на аргініні (R). Лізин та аргінін - амінокислоти. Гістон метилтрансфераза - це фермент, який використовується для передачі метильних груп лізину та аргініну, хвостових залишків білків гістону H3 та H4 та H4.

Яка схожість між ДНК та метилюванням Гістону?

• В обох процесах додаються метильні групи.

Яка різниця між метилюванням ДНК та гістоном?

Метилювання ДНК проти Гістона
Додавання метильної групи до цитозинових або аденінових нуклеотидів молекули ДНК відоме як метилювання ДНК.	Перенесення метильних груп до амінокислот білків гістону відоме як метилювання гістону.
Каталізатор
Додавання метильної групи до залишку цитозину каталізується ДНК метилтрансферазою.	Реакція, яка переносить метильні групи до амінокислоти білка гістону, каталізується гістон-метилтрансферазою.
Функція
Якщо метилювання ДНК відбувається в області промотору гена, воно пригнічує транскрипцію генів і перешкоджає експресії генів.	Якщо відбувається метилювання гістону, це сприяє вилученню ДНК із загорнутої нуклеосоми та полегшує взаємодію факторів транскрипції та полімерази з ДНК та посилює процес транскрипції генів.

Підсумок - Метилювання ДНК проти гістону

Метилювання - це процес, при якому до такої молекули, як ДНК або білок, додається метильна група. У контексті генетики метилювання ДНК та метилювання гістону безпосередньо впливають на регуляцію транскрипції гена та контролюють експресію генів клітин. Реакції метилювання ДНК та метилювання гістону каталізуються відповідно ДНК та метилтрансферазою ДНК та гістоном. Коли до ДНК додається метильна група, вона відома як метилювання ДНК, а коли до амінокислот білка гістону додається метильна група, вона відома як метилювання гістону. Це різниця між метилюванням ДНК та гістоном.

Завантажте PDF-версію метилювання ДНК та гістонів

Ви можете завантажити PDF-версію цієї статті та використовувати її в офлайн-цілях відповідно до приміток цитування. Завантажте тут версію PDF тут Різниця між метилювання ДНК та гістоном

Список літератури:

1. Роуз, Натан Р. та Роберт Дж. Клозе. "Розуміння взаємозв'язку між метилюванням ДНК та метилуванням гістону лізином". Biochimica et Biophysica Acta, Elsevier Pub. Co, грудень 2014 р., Доступний тут. Доступ 29 серпня 2017 року
2. Кондо, Ютака. "Епігенетична перехресна розмова між метиляцією ДНК та модифікаціями гістонів у раку людини". Yonsei Medical Journal, Медичний коледж університету Йонсея, 31 серпня 2009 р., Доступний тут. Доступ 29 серпня 2017 року

Надано зображення:

1. "Метилювання ДНК" від Mariuswalter - Власна робота (CC BY-SA 4.0) через Wikimedia Commons
2. "Малюнок 16 03 02" від CNX OpenStax (CC BY 4.0) через Wikimedia Commons