DNS-metilezés

A metilezés egy kémiai folyamat, amelynek során a metilcsoport az egyik molekulából a másikba mozgatódik. Ban,-ben DNS-metilezés Egy metilcsoport kapcsolódik a DNS egy bizonyos részéhez, és így megváltoztatja a genetikai anyag építőelemeit.

Mi a DNS-metilezés?

A DNS metilezésében egy metilcsoport kapcsolódik a DNS bizonyos nukleotidjaihoz. A DNS, más néven DNS vagy dezoxiribonukleinsav, a genetikai információ hordozója. A DNS-ben tárolt információk segítségével fehérjék állíthatók elő.

A DNS szerkezete megegyezik a kötélléptek szerkezetével, amikor a kötél létrájának csapjait spirálisan csavarják össze, így egy úgynevezett dupla spirál szerkezetet hoznak létre. A kötél létra oldalsó részei cukor- és foszfátmaradványokból készülnek. A kötél létrája a szerves bázisokat képviseli, a DNS bázisai pedig adenin, citozin, guanin és timin.

Mindegyik két bázis párként kapcsolódik egy kötél létrán. Az alappárokat két komplementer bázis alkotja: adenin és timin, valamint citozin és guanin. A nukleotid egy molekula, amely foszfátból, cukorból és báziskomponensből áll. A DNS-metilezés során a speciális enzimek, a metil-transzferázok metilcsoportot kapcsolnak az alap citozinhoz. Így jön létre a metil-citozin.

Funkció és feladat

A DNS-metilezést olyan markereknek tekintjük, amelyek lehetővé teszik a sejt számára, hogy a DNS bizonyos területeit felhasználja, vagy pedig nem használja őket. Ezek képviselik a génszabályozás mechanizmusát, ezért be- és kikapcsolóknak is nevezhetők, mivel a legtöbb esetben egy bázis metilezése megakadályozza az érintett gén másolatát a DNS transzkripciója során.

A DNS-metilezés biztosítja, hogy a DNS-t különféle módon lehessen felhasználni anélkül, hogy maga a DNS-szekvencia megváltozna. A metilezés új információkat hoz létre a genomról, azaz a genetikai felépítésről. Az egyik epigenomáról és az epigenetika folyamatáról szól. Az epigenoom elmagyarázza, hogy a különböző sejtek miért generálhatnak azonos genetikai információt. Például az emberi őssejtekből sokféle szövettípus származhat. Egy egész ember kiléphet az egyes petesejtekből. A sejt epigenomája eldönti, hogy milyen formát és funkciót vesz fel. A megjelölt gének megmutatják, hogy a sejt mit tegyen érte. Az izomsejt csak a megjelölt DNS szakaszokat használja, amelyek relevánsak a munkájához. Az idegsejtek, a szívsejtek vagy a tüdősejtek ugyanezt teszik.

A metilcsoportok általi jelölések rugalmasak. Ezek eltávolíthatók vagy mozgathatók. Ez a korábban deaktivált DNS-szegmenst ismét aktívvá teszi. Ez a rugalmasság szükséges, mivel a genom és a környezet között állandó kölcsönhatás van. A DNS-metilezés felveszi ezeket a környezeti hatásokat.

A DNS-metilezés stabil is lehet, és a sejtek egyik generációjából a következőre terjedhet. Az egészséges testben csak lépsejtek fejlődhetnek ki a lépben. Ez biztosítja, hogy az adott testület elvégezze feladatait.

Az epigenetikus változások nemcsak az egyik sejtből a másikba vihetők át, hanem az egyik generációról a másikra is. Például a férgek DNS-metilezéssel öröklik bizonyos vírusokkal szembeni immunitást.

Betegségek és betegségek

Az epigenóm kóros változásait eddig sok betegségben fedezték fel, és az immunológia, a neurológia és különösen az onkológia területén azonosították a betegségek okaként.

A rák által érintett szövetekben, a magán a DNS-szekvencián kívül, az epigenomában szinte mindig hibákat találnak. A daganatokban gyakran megfigyelhető a DNS metiláció rendellenes mintája. A metilezés növelhető vagy csökkenthető. Mindkettőnek messzemenő következményei vannak a sejtre. A fokozott metilezéssel, azaz a hipermetilációval az úgynevezett tumorszuppresszor gének inaktiválhatók. A daganatszupresszor gének szabályozzák a sejtciklusot, és kiválthatják a sérült sejt programozott sejthalálát, ha fennáll a sejtdegeneráció veszélye. Ha a daganatszupresszor gének inaktívak, a tumorsejtek akadálytalanul szaporodhatnak.

Csökkentett helyi metilezéssel (hipometiláció) a káros DNS elemek véletlenül aktiválódhatnak. Ha a metilcsoportok helytelenül vannak jelölve, akkor ezt epimutációnak is nevezik. Ez a genom instabilitásához vezet. Bizonyított karcinogén anyagok zavarják a sejtek metilezési folyamatát.

A metilezési minták változásai rákos és betegcsoportonként eltérőek. Például egy májrákos betegnél a metilezési szintek eltérőek, mint a prosztata rákban szenvedő betegeknél. Ily módon a kutatók egyre inkább képesek osztályozni a daganatokat metilezési mintáik alapján. A kutatók azt is megfigyelhetik, hogy a daganatok mennyire haladtak előre, és hogyan lehet a legjobban kezelni azt. A DNS-metilezés, mint diagnosztikai és terápiás módszer elemzése azonban még nem fejeződött be teljesen, így néhány év telik el, mielőtt a módszereket valóban felhasználhatnák a kutatási területen kívül.

Egy nagyon különleges betegség, amelynek metilációja származik, az ICF-szindróma. A DNS-metil-transzferáz mutációja az enzim, amely a metilcsoportokat a nukleotidokhoz kapcsolja. Ennek eredményeként a DNS alul metilálódik az érintettekben. Ennek következménye az immunhiány miatt visszatérő fertőzések. Ezen felül előfordulhat rövid testtartás és sikertelen fejlődés.