Metylácia DNA

Metylácia je chemický proces, pri ktorom sa metylová skupina prenáša z jednej molekuly na druhú. V Metylácia DNA Metylová skupina sa viaže na určitú časť DNA a tak mení stavebný blok genetického materiálu.

Čo je to metylácia DNA?

Pri metylácii DNA sa metylová skupina viaže na určité nukleotidy v DNA. DNA, známa tiež ako DNA alebo kyselina deoxyribonukleová, je nosičom genetickej informácie. S pomocou informácií uložených v DNA je možné produkovať proteíny.

Štruktúra DNA zodpovedá štruktúre lanového rebríka, pričom črepy lanového rebríka sú skrútené špirálovitým spôsobom, čím sa vytvára takzvaná štruktúra dvojitej špirály. Bočné časti rebríkového rebríka sú vyrobené zo zvyškov cukru a fosfátov. Priečne steny rebríka predstavujú organické bázy, ktoré tvoria adenín, cytozín, guanín a tymín.

Každá z dvoch podstavcov sa spojí ako pár a vytvorí priečny rebrík. Každý pár báz je tvorený dvoma komplementárnymi bázami: adenínom a tymínom, ako aj cytozínom a guanínom. Nukleotid je molekula, ktorá je vytvorená z fosfátu, cukru a bázickej zložky. Pri metylácii DNA, špeciálne enzýmy, metyltransferázy, viažu metylovú skupinu na bázický cytozín. Takto sa vytvára metylcytozín.

Funkcia a úloha

Metylácie DNA sa považujú za markery, ktoré umožňujú bunke využívať alebo nepoužívať určité oblasti DNA. Predstavujú mechanizmus na reguláciu génov, preto by sa dalo nazývať aj vypínač, pretože vo väčšine prípadov metylácia bázy zabraňuje kópii postihnutého génu počas transkripcie DNA.

Metylácia DNA zaisťuje, že DNA môže byť použitá rôznymi spôsobmi bez toho, aby sa zmenila samotná sekvencia DNA. Metylácia vytvára nové informácie o genóme, t. J. O genetickom zložení. Jeden hovorí o epigenóme a procese epigenetiky. Epigenóm vysvetľuje, prečo rôzne bunky môžu vytvárať identické genetické informácie. Napríklad z ľudských kmeňových buniek môže vzniknúť široká škála typov tkanív. Z jednotlivej vaječnej bunky môže vyjsť celá osoba. Epigenóm bunky sa rozhodne, ktorú formu a funkciu prijme. Značené gény ukazujú bunke, čo s tým má robiť. Svalová bunka používa iba označené časti DNA, ktoré sú pre ňu relevantné pre jej prácu. Nervové bunky, srdcové bunky alebo bunky v pľúcach robia to isté.

Značenie metylovými skupinami je flexibilné. Môžu byť odstránené alebo presunuté. Tým by sa znova deaktivoval predtým deaktivovaný segment DNA. Táto flexibilita je potrebná, pretože medzi genómom a prostredím existuje neustála súhra. Metylácia DNA prijíma tieto vplyvy prostredia.

Metylácie DNA môžu byť tiež stabilné a prenášajú sa z jednej generácie buniek na ďalšiu. V zdravom tele sa v slezine môžu niekedy vyvinúť iba bunky sleziny. Tým sa zabezpečí, že príslušný orgán môže plniť svoje úlohy.

Epigenetické zmeny sa môžu prenášať nielen z jednej bunky do druhej, ale aj z jednej generácie na ďalšiu. Napríklad červy zdedia imunitu voči určitým vírusom prostredníctvom metylácie DNA.

Choroby a choroby

Patologické zmeny v epigenóme boli doteraz zistené pri mnohých chorobách a identifikované ako príčiny chorôb v oblasti imunológie, neurológie a najmä onkológie.

V tkanivách postihnutých rakovinou sa takmer vždy vyskytujú defekty v DNA sekvencii a defekty epigenómu. U nádorov sa často vyskytuje neobvyklý vzorec metylácie DNA. Metylácia sa môže zvýšiť alebo znížiť. Oba majú ďalekosiahle následky pre bunku. Pri zvýšenej metylácii, t. J. Hypermetylácii, sa môžu inaktivovať tzv. Tumor-supresorové gény. Gény potláčajúce nádor kontrolujú bunkový cyklus a môžu vyvolať programovanú bunkovú smrť poškodenej bunky, ak existuje hrozba degenerácie buniek. Ak sú tumor-supresorové gény neaktívne, nádorové bunky sa môžu množiť nerušene.

Pri zníženej lokálnej metylácii (hypomethylácii) sa môžu neúmyselne aktivovať škodlivé prvky DNA. Ak sú metylové skupiny nesprávne označené, označuje sa to aj ako epimutácia. To vedie k nestabilite genómu.Ukázalo sa, že niektoré karcinogénne látky interferujú s procesom metylácie v bunkách.

Zmeny v metylačných vzorcoch sa líšia v závislosti od pacienta s rakovinou. Napríklad pacient s rakovinou pečene má odlišné hladiny metylácie ako pacient s rakovinou prostaty. Týmto spôsobom sú vedci stále viac schopní klasifikovať nádory na základe ich vzorcov metylácie. Vedci tiež vidia, ako ďaleko nádor progredoval a ako najlepšie ho liečiť. Analýza metylácie DNA ako diagnostickej a terapeutickej metódy však ešte nie je úplne rozvinutá, takže uplynie niekoľko rokov, kým bude možné tieto metódy skutočne použiť mimo oblasti výskumu.

Veľmi špeciálnym ochorením, ktoré má pôvod v metylácii, je syndróm ICF. V DNA metyltransferáze je enzým, ktorý viaže metylové skupiny k nukleotidom. V dôsledku toho dochádza u postihnutých k nedostatočnej metylácii DNA. Dôsledkom sú opakujúce sa infekcie spôsobené imunitným deficitom. Okrem toho sa môže vyskytnúť krátka postava a neúspech v prosperite.