Метилирането е химичен процес, при който метиловата група се прехвърля от една молекула в друга. При метилирането на ДНК, метилова група се свързва с определена част от ДНК, като по този начин променя градивен елемент на генетичния материал.
Какво е метилиране на ДНК?
При метилирането на ДНК метилова група се свързва с определена част от ДНК, като по този начин променя градивен елемент на генетичния материал. При метилирането на ДНК метиловата група се свързва със специфични нуклеотиди на ДНК. ДНК, известна още като Дезоксирибонуклеинова киселина, е носител на генетична информация. С помощта на информацията, съхранявана в ДНК, протеини могат да бъдат произведени. Структурата на ДНК съответства на тази на въжена стълба, при което нишките на въжената стълба са усукани в спираловиден модел, за да образуват така наречената структура с двойна спирала. Страничните части на въжената стълба са оформени от захар намлява фосфат остатъци. Стъпалата на въжената стълба представляват органични бази, Най- бази на ДНК се наричат аденин, цитозин, гуанин и тимин. Две бази всеки се свързва като двойка, за да образува стъпало на въжена стълба. Двойките основи се образуват от две допълващи се основи: аденин и тимин и цитозин и гуанин. Нуклеотидът е молекула, образувана от a фосфат, а захари основен компонент. По време на метилиране на ДНК, специални ензими, метилтрансферазите, прикрепят метилова група към основния цитозин. Така се образува метилцитозин.
Функция и задача
ДНК метилирането се счита за маркери, които позволяват на клетката да използва или не използва определени области на ДНК. Те представляват механизъм за ген регулиране. Следователно те също могат да бъдат включени / изключени, тъй като метилирането на основа в повечето случаи предотвратява копиране на засегнатия ген от транскрибиране на ДНК. ДНК метилирането гарантира, че ДНК може да се използва по различни начини, без да се променя самата ДНК последователност. Метилирането създава нова информация за генома, т.е. генетичния материал. Това се нарича епигеном и процесът на епигенетиката. Епигеномът е обяснението за факта, че идентичната генетична информация може да генерира различни клетки. Например човешките стволови клетки могат да дадат началото на голямо разнообразие от тъкани. Една яйцеклетка може дори да породи цяло човешко същество. Епигеномът на клетката решава коя форма и функция да поеме. По този начин маркираните гени показват на клетката какво да направи за нея. Мускулната клетка използва само маркираните участъци от ДНК, които са от значение за нейната работа. Също така и нервните клетки, сърце клетки или клетки на бял дроб. Маркировките от метиловите групи са гъвкави. Те могат да бъдат премахнати или преместени. Това би направило деактивираната преди това ДНК секция отново активна. Тази гъвкавост е необходима, защото има постоянно взаимодействие между генома и околната среда. ДНК метилирането засилва тези влияния на околната среда. ДНК метилирането също може да бъде стабилно и да се наследи от едно поколение клетки на следващото. По този начин, само в здраво тяло далак клетки могат да се произвеждат в далака. Това гарантира, че съответният орган може да изпълнява задачите си. Епигенетичните промени обаче могат да се предават не само от една клетка на следващата, но и от едно поколение на следващото. Червеите, например, наследяват имунитет срещу определени вируси чрез ДНК метилиране.
Болести и неразположения
Патологични промени в епигенома са открити при много заболявания до момента и са идентифицирани като причина за заболявания в областта на имунологията, неврологията и особено онкологията. В тъканите, засегнати от рак, дефекти в епигенома са почти винаги очевидни в допълнение към дефекти в ДНК последователността per se. При туморите често се наблюдава анормален модел на метилиране на ДНК. 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. Тумор-супресорните гени контролират клетъчния цикъл и могат да предизвикат програмирана клетъчна смърт на увредената клетка, ако дегенерацията на клетките е неизбежна. Ако туморните супресорни гени са неактивни, туморните клетки могат да се размножават безпрепятствено. В случай на намалено локално метилиране (хипометилиране), вредните ДНК елементи могат да бъдат неволно активирани. В случай на неправилно маркиране от метиловите групи, това също се нарича епимутация. Това води до нестабилност на генома. Доказано е, че някои канцерогенни вещества пречат на процеса на метилиране в клетките. Промените в моделите на метилиране се различават от рак пациент на рак пациент. Например, пациент с черен дроб рак има различни модели на метилиране, отколкото пациентът с простата рак. Изследователите все повече могат да класифицират тумори въз основа на моделите на метилиране. Изследователите могат също така да кажат докъде е напреднал туморът и в най-добрия случай как може да се лекува. Въпреки това, анализът на метилирането на ДНК като диагностичен и терапевтичен метод все още не е напълно разработен, така че ще минат няколко години, преди методите да бъдат реално използвани извън областта на изследванията. Много специфично заболяване, което води началото си от метилиране, е синдромът на ICF. Причинява се от мутация в ДНК метилтрансфераза, ензима, който свързва метиловите групи с нуклеотидите. Това води до недостатъчно метилиране на ДНК при засегнатите индивиди. Резултатът е повтарящи се инфекции поради имунодефицит, В допълнение, нисък ръст и може да възникне неуспех за процъфтяване.
