DNA methylace

Methylace je chemický proces, při kterém se methylová skupina přenáší z jedné molekuly na druhou molekulu. V DNA methylace Metylová skupina se váže na určitou část DNA a mění tak stavební blok genetického materiálu.

Co je to methylace DNA?

Při methylaci DNA se methylová skupina váže na určité nukleotidy v DNA. DNA, známá také jako DNA nebo kyselina deoxyribonukleová, je nositelem genetické informace. S pomocí informací uložených v DNA mohou být produkovány proteiny.

Struktura DNA odpovídá struktuře provazového žebříku, čímž jsou spirály provazového žebříku krouceny spirálovitě a vytvářejí takzvanou strukturu dvojité spirály. Boční části žebříku lana jsou vyrobeny ze zbytků cukru a fosfátů. Příčky žebříku lana představují organické báze, bázemi DNA jsou adenin, cytosin, guanin a tymin.

Každá dvě základny se spojí jako pár a vytvoří příčku žebříku. Dvojice bází jsou každá tvořena dvěma komplementárními bázemi: adeninem a thyinem, jakož i cytosinem a guaninem. Nukleotid je molekula, která je tvořena z fosfátu, cukru a základní složky. Při DNA methylaci připojují speciální enzymy, methyltransferázy, methylovou skupinu k cytosinu na bázi. Takto se vytváří methylcytosin.

Funkce a úkol

Methylace DNA jsou považovány za markery, které umožňují buňce používat nebo nepoužívat určité oblasti DNA. Představují mechanismus pro regulaci genu, a proto je lze také označovat jako přepínače zapnutí a vypnutí, protože ve většině případů methylace báze zabraňuje kopii daného genu během transkripce DNA.

Methylace DNA zajišťuje, že DNA může být použita různými způsoby, aniž by došlo ke změně samotné sekvence DNA. Methylace vytváří nové informace o genomu, tj. Genetické složení. Jeden mluví o epigenome a procesu epigenetics. Epigenom vysvětluje, proč různé buňky mohou vytvářet identické genetické informace. Například z lidských kmenových buněk může vzniknout celá řada typů tkání. Z individuální vaječné buňky se může vynořit dokonce celý člověk. Epigenom buňky rozhoduje, jakou formu a funkci přijme. Značené geny ukazují buňce, co s tím má dělat. Svalová buňka používá pouze označené úseky DNA, které jsou pro její práci relevantní. Nervové buňky, srdeční buňky nebo buňky v plicích dělají totéž.

Značení methylových skupin je flexibilní. Mohou být odstraněny nebo přesunuty. Díky tomu bude dříve deaktivovaný segment DNA opět aktivní. Tato flexibilita je nezbytná, protože existuje stálá souhra mezi genomem a prostředím. Methylace DNA přijímá tyto vlivy prostředí.

DNA methylace mohou být také stabilní a jsou přenášeny z jedné generace buněk na další. Ve zdravém těle se ve slezině mohou někdy vyvinout pouze buňky sleziny. Tím je zajištěno, že příslušný orgán může plnit své úkoly.

Epigenetické změny mohou být přeneseny nejen z jedné buňky do další, ale také z jedné generace na další. Červi například zdědí imunitu vůči určitým virům prostřednictvím methylace DNA.

Nemoci a nemoci

Patologické změny v epigenomu byly dosud zjištěny u mnoha chorob a byly identifikovány jako příčina nemocí v oborech imunologie, neurologie a zejména onkologie.

V tkáních, které jsou postiženy rakovinou, se kromě defektů v samotné DNA sekvenci téměř vždy vyskytují také chyby v epigenomu. U nádorů je často vidět abnormální vzorec methylace DNA. Methylace může být zvýšena nebo snížena. Oba mají pro buňku dalekosáhlé důsledky. Se zvýšenou methylací, tj. Hypermethylací, mohou být inaktivovány tzv. Tumor supresorové geny. Geny potlačující nádor kontrolují buněčný cyklus a mohou vyvolat programovanou smrt buněk poškozené buňky, pokud existuje hrozba degenerace buněk. Pokud jsou nádorové supresorové geny neaktivní, nádorové buňky se mohou množit bez omezení.

Při snížené místní methylaci (hypomethylace) mohou být škodlivé prvky DNA aktivovány neúmyslně. Pokud jsou methylové skupiny nesprávně označeny, označuje se to také jako epimutace. To vede k nestabilitě genomu.Bylo prokázáno, že některé karcinogenní látky narušují proces methylace v buňkách.

Změny v methylačních vzorcích se liší u pacientů s rakovinou u pacientů s rakovinou. Například pacient s rakovinou jater má různé hladiny methylace než pacient s rakovinou prostaty. Tímto způsobem jsou vědci stále více schopni klasifikovat nádory na základě jejich methylačního vzorce. Vědci také mohou vidět, jak daleko nádor prošel a jak nejlépe léčit. Analýza metylace DNA jako diagnostické a terapeutické metody však dosud není plně vyvinuta, takže uplyne několik let, než budou tyto metody skutečně použity mimo oblast výzkumu.

Velmi zvláštním onemocněním, které má svůj původ v methylaci, je syndrom ICF. Existuje mutace v DNA methyltransferáze, enzymu, který spojuje methylové skupiny s nukleotidy. V důsledku toho dochází u postižených k nedostatečné methylaci DNA. Důsledkem jsou opakující se infekce způsobené imunodeficiencí. Kromě toho může dojít ke krátkému vzrůstu a neúspěchu.