Разница между метилированием ДНК и гистонов

Ключевая разница - ДНК против метилирования гистонов
 

Метилирование - это биологический процесс, при котором метильная группа (СН₃) добавляется к молекуле и модифицируется для усиления или подавления ее активности. В контексте генетики метилирование может происходить на двух уровнях: метилирование ДНК и метилирование гистонов. Оба процесса напрямую влияют на процесс транскрипции генов и контролируют экспрессию генов. При метилировании ДНК метильная группа добавляется либо к цитозиновому, либо к адениновому нуклеотиду молекулы ДНК, что модифицирует два нуклеотидных остатка, чтобы подавить функцию транскрипции гена и предотвратить экспрессию генов. При метилировании гистонов метильная группа добавляется к аминокислотам белка гистона. Это ключевое различие между метилированием ДНК и гистонов.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое метилирование ДНК
3. Что такое метилирование гистонов
4. Сходство между метилированием ДНК и гистонов
5. Сравнение бок о бок - метилирование ДНК и гистона в табличной форме
6. Резюме

Что такое метилирование ДНК?

Эпигенетический процесс, с помощью которого метильные группы добавляются к молекуле ДНК для контроля экспрессии генов, известен как метилирование ДНК. Метилирование ДНК не изменяет последовательность ДНК, но влияет на активность ДНК. Этот процесс необходим для нормального развития организма и связан со многими важными процессами организма, которые включают сохранение стабильности хромосом, эмбриональное развитие, канцерогенез, старение, инактивацию х-хромосом и репрессию переносимых элементов. Когда процесс метилирования происходит в промоторной области гена, он участвует в репрессии транскрипции гена. Молекула ДНК состоит из комбинации четырех (04) нуклеотидов: аденина, гуанина, тимина и цитозина. Из четырех оснований ДНК могут быть метилированы аденин и цитозин. Во время метилирования ДНК метильная группа добавляется к 5^го углерод цитозинового кольца для превращения цитозинового основания в 5-метилцитозин. Этот процесс модификации остатка цитозина катализируется ферментом, известным как ДНК-метилтрансфераза. Модифицированная цитозиновая основа присутствует рядом с гуаниновой основой. Следовательно, в двойной спиральной структуре ДНК модифицированные цитозиновые основания присутствуют по диагонали друг к другу на противоположных цепях ДНК..

Рисунок 01: Метилирование ДНК

Метилирование аденина - процесс, обнаруженный у растений, бактерий и млекопитающих. Метилирование ДНК растений и других организмов встречается в трех разных контекстах последовательности. Это CG, CHH и CHG, где H относится к аденину, тимину или цитозину..

Что такое метилирование гистонов?

Гистон - это белок, который составляет нуклеосому, которая является структурной единицей эукариотической хромосомы. Нуклеосома оборачивается вокруг двойной спирали ДНК, что приводит к образованию хромосом. Метилирование гистонов - это процесс, который переносит метильные группы в аминокислоты гистонового белка. ДНК наматывается вокруг двух наборов идентичных гистоновых белков, называемых октамер белка. Четыре типа гистоновых белков (по две копии каждый), участвующих в этом образовании, это H2A, H2b, H3 и H4. Эти четыре типа гистоновых белков состоят из удлинения хвоста. Эти удлинения хвоста действуют как мишени модификации нуклеосом путем метилирования. Активация и инактивация ДНК в значительной степени зависит от метилированного остатка хвоста и его способности метилировать.

Рисунок 02: Метилирование гистонов

Метилирование гистонов напрямую влияет на транскрипцию генов. Он обладает способностью либо увеличивать, либо уменьшать процесс, который зависит от типа аминокислот в гистоновом белке, который должен быть метилирован, и от числа присоединенных метильных групп. Процесс транскрипции усиливается благодаря некоторым реакциям метилирования, которые ослабляют связи, присутствующие между хвостами гистонов и ДНК. Это происходит благодаря включению процесса раскручивания ДНК из нуклеосомы, что облегчает взаимодействие между факторами транскрипции, полимеразами и ДНК. Этот процесс является критическим этапом в регуляции экспрессии генов и приводит к экспрессии разных генов разными клетками. Метилирование гистоновых белков происходит на остатках хвоста, чаще всего на остатках лизина (K) хвостов гистона H3 и H4, а также на аргинине (R). Лизин и аргинин являются аминокислотами. Гистоновая метилтрансфераза - это фермент, который используется для переноса метильных групп в лизин и аргинин, хвостовые остатки гистоновых белков H3 и H4..

В чем сходство метилирования ДНК и гистона?

• В обоих процессах добавляются метильные группы.

В чем разница между метилированием ДНК и гистонов?

ДНК против метилирования гистонов
Добавление метильной группы к цитозиновым или адениновым нуклеотидам молекулы ДНК известно как метилирование ДНК..	Перенос метильных групп в аминокислоты белков гистонов известен как метилирование гистонов.
катализатор
Добавление метильной группы к остатку цитозина катализируется ДНК-метилтрансферазой..	Реакция, которая переносит метильные группы в аминокислоту гистонового белка, катализируется гистонметилтрансферазой..
функция
Если метилирование ДНК происходит в промоторной области гена, оно подавляет транскрипцию генов и предотвращает экспрессию генов.	Если происходит метилирование гистона, оно способствует разматыванию ДНК из обернутой нуклеосомы и облегчает взаимодействие факторов транскрипции и полимераз с ДНК и ускоряет процесс транскрипции гена..

Резюме - ДНК против метилирования гистонов

Метилирование - это процесс, при котором метильная группа добавляется к молекуле, такой как ДНК или белок. В контексте генетики метилирование ДНК и метилирование гистонов напрямую влияют на регуляцию транскрипции гена и контролируют экспрессию генов в клетках. Реакции метилирования ДНК и метилирования гистонов катализируются ДНК и гистон метилтрансферазой соответственно. Когда метильная группа добавлена ​​к ДНК, она известна как метилирование ДНК, а когда метильная группа добавлена ​​к аминокислотам гистонового белка, она известна как метилирование гистона. В этом разница между метилированием ДНК и гистонов.

Скачать PDF-версию метилирования ДНК и гистонов

Вы можете скачать PDF версию этой статьи и использовать ее в автономном режиме, как указано в примечаниях. Пожалуйста, загрузите PDF версию здесь. Разница между метилированием ДНК и гистонов

Ссылки:

1. Роуз, Натан Р. и Роберт Дж. Клозе. «Понимание взаимосвязи между метилированием ДНК и метилированием гистонового лизина». Biochimica et Biophysica Acta, Elsevier Pub. Co, декабрь 2014, доступно здесь. Доступ 29 августа 2017
2. Кондо, Ютака. «Эпигенетический перекрестный разговор между метилированием ДНК и модификациями гистонов при раке человека». Медицинский журнал Йонсей, Медицинский колледж Йонсейского университета, 31 августа 2009 г., доступно здесь. Доступ 29 августа 2017

Изображение предоставлено:

1. «Метилирование ДНК» Мариусвальтера - собственная работа (CC BY-SA 4.0) через Commons Wikimedia
2. «Рисунок 16 03 02» по CNX OpenStax (CC BY 4.0) через Викисклад Commons