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.
