Metilacija je kemični postopek, pri katerem se metilna skupina prenese iz ene molekule v drugo. Pri metilaciji DNA se metilna skupina poveže z določenim delom DNK in tako spremeni gradnik genskega materiala.
Kaj je metilacija DNA?
Pri metilaciji DNA se metilna skupina poveže z določenim delom DNK in tako spremeni gradnik genskega materiala. Pri metilaciji DNA se metilna skupina veže na določene nukleotide DNA. DNA, znana tudi kot deoksiribonukleinska kislina, je nosilec genskih informacij. S pomočjo informacij, shranjenih v DNK, beljakovin se lahko proizvede. Struktura DNK ustreza strukturi vrvne lestve, pri čemer so prameni vrvne lestve zviti v spiralni vzorec, da tvorijo tako imenovano dvojno vijačno strukturo. Stranski deli vrvne lestve so oblikovani iz sladkorja in fosfat ostanki. Prečke vrvne lestve predstavljajo organsko baze. baze DNA se imenujejo adenin, citozin, gvanin in timin. Dva baze vsak se poveže kot par, da tvori prečko lestve za vrv. Osnovna para tvorita dve komplementarni osnovi: Adenin in Timin ter Citozin in Gvanin. Nukleotid je molekula, ki nastane iz a fosfatA sladkorjain osnovna komponenta. Med metilacijo DNA, posebno encimi, metiltransferaze, na osnovni citozin pritrdijo metilno skupino. Tako nastane metilcitozin.
Funkcija in naloga
Metilacije DNA se štejejo za označevalce, ki celici omogočajo, da uporablja ali ne uporablja določenih delov DNA. Predstavljajo mehanizem za gen uredba. Zato bi jih lahko tudi vklopili / izklopili, saj metilacija baze v večini primerov prepreči kopijo prizadetega gen iz prepisovanja DNA. Metilacija DNA zagotavlja, da se DNK lahko uporablja na različne načine, ne da bi pri tem spremenili samo zaporedje DNA. Metilacija ustvarja nove informacije o genomu, torej genskem materialu. To se imenuje epigenom in postopek Epigenetika. Epigenom je razlaga dejstva, da lahko enake genetske informacije generirajo različne celice. Na primer, človeške izvorne celice lahko povzročijo najrazličnejša tkiva. Iz ene same jajčne celice lahko nastane celo celotno človeško bitje. Epigenom celice odloča, katero obliko in funkcijo bo prevzel. Označeni geni tako celici prikažejo, kaj naj stori zanjo. Mišična celica uporablja samo označene odseke DNK, ki so pomembni za njeno delo. Tudi živčne celice, srce celice ali celice pljuč. Oznake metilnih skupin so prožne. Lahko jih odstranite ali premaknete. To bi omogočilo, da se predhodno deaktiviran odsek DNA spet aktivira. Ta prilagodljivost je potrebna, ker med genomom in okoljem obstaja nenehno medsebojno delovanje. Metilacija DNA pospešuje te vplive iz okolja. Metilacije DNA so lahko tudi stabilne in se podedujejo od ene generacije celic do druge. Tako samo v zdravem telesu Vranica celice lahko kadar koli nastanejo v vranici. To zagotavlja, da lahko posamezni organ izpolnjuje svoje naloge. Vendar se epigenetske spremembe lahko prenašajo ne samo iz ene celice v naslednjo, temveč tudi iz ene generacije v naslednjo. Na primer, črvi podedujejo imunost na nekatere virusi z metilacijo DNA.
Bolezni in bolezni
Patološke spremembe v epigenomu so bile do zdaj odkrite pri številnih boleznih in opredeljene kot vzrok bolezni na področjih imunologije, nevrologije in zlasti onkologije. V tkivih, ki jih prizadene rak, napake v epigenomu so skoraj vedno očitne poleg napak v zaporedju DNA same po sebi. Pri tumorjih pogosto opazimo nenormalen vzorec metilacije DNA. Metilacija se lahko poveča ali zmanjša. Oboje ima daljnosežne posledice za celico. V primeru povečane metilacije, torej hipermetilacije, lahko tako imenovane tumorske supresorske gene inaktiviramo. Tumorski supresorski geni nadzorujejo celični cikel in lahko povzročijo programirano celično smrt poškodovane celice, če je degeneracija celic neizbežna. Če so tumorski supresorski geni neaktivni, se lahko tumorske celice neovirano razmnožujejo. V primeru zmanjšane lokalne metilacije (hipometilacije) se lahko nenamerno aktivirajo škodljivi elementi DNA. V primeru nepravilnega označevanja s strani metilnih skupin se to imenuje tudi epimutacija. To vodi do nestabilnosti genoma. Dokazano je, da nekatere rakotvorne snovi motijo proces metilacije v celicah. Spremembe vzorcev metilacije se razlikujejo od rak bolnik bolniku z rakom. Na primer, bolnik z jetra rak ima drugačne vzorce metilacije kot bolnik z prostate raka. Raziskovalci vse bolj lahko klasificirajo tumorje na podlagi vzorcev metilacije. Raziskovalci lahko tudi povedo, kako daleč je tumor napredoval in v najboljšem primeru, kako ga je mogoče zdraviti. Vendar analiza metilacije DNA kot diagnostične in terapevtske metode še ni popolnoma razvita, zato bo minilo nekaj let, preden se metode dejansko uporabijo zunaj področja raziskav. Zelo specifična bolezen, ki izvira iz metilacije, je sindrom ICF. Povzroča ga mutacija DNA metiltransferaze, encima, ki povezuje metilne skupine z nukleotidi. To vodi do premajhne metilacije DNA pri prizadetih posameznikih. Rezultat so ponavljajoče se okužbe zaradi imunsko pomanjkanje. Poleg tega, nizke rasti in lahko pride do neuspeha.
