Unterschied zwischen DNA- und Histon-Methylierung

Hauptunterschied - DNA vs. Histon-Methylierung
 

Methylierung ist ein biologischer Prozess, durch den eine Methylgruppe (CH₃) wird zu einem Molekül hinzugefügt und modifiziert, um seine Aktivität zu verstärken oder zu unterdrücken. Im Rahmen der Genetik kann die Methylierung auf zwei Ebenen erfolgen: DNA-Methylierung und Histon-Methylierung. Beide Prozesse beeinflussen direkt den Transkriptionsprozess von Genen und steuern die Expression von Genen. Bei der DNA-Methylierung wird eine Methylgruppe entweder zu Cytosin oder Adeninnukleotid des DNA-Moleküls hinzugefügt, was die zwei Nukleotidreste modifiziert, um die Funktion der Gentranskription zu unterdrücken und die Expression von Genen zu verhindern. Bei der Histonmethylierung wird eine Methylgruppe an die Aminosäuren des Histonproteins angehängt. Dies ist der Hauptunterschied zwischen DNA- und Histon-Methylierung.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist DNA-Methylierung?
3. Was ist Histon-Methylierung?
4. Ähnlichkeiten zwischen DNA und Histon-Methylierung
5. Nebeneinander-Vergleich - DNA gegen Histon-Methylierung in tabellarischer Form
6. Zusammenfassung

Was ist DNA-Methylierung??

Das epigenetische Verfahren, bei dem Methylgruppen an ein DNA-Molekül angehängt werden, um die Expression von Genen zu steuern, wird als DNA-Methylierung bezeichnet. Die DNA-Methylierung verändert nicht die Sequenz der DNA, sondern beeinflusst die Aktivität der DNA. Dieser Prozess ist für die normale Entwicklung eines Organismus notwendig und hängt mit vielen wichtigen Prozessen des Körpers zusammen, die die Erhaltung der Chromosomenstabilität, die Embryonalentwicklung, Karzinogenese, das Altern, die Inaktivierung von X-Chromosomen und die Unterdrückung von transponierbaren Elementen einschließen. Wenn der Methylierungsprozess an einer Promotorregion eines Gens stattfindet, ist er an der Unterdrückung der Gentranskription beteiligt. Ein DNA-Molekül besteht aus einer Kombination von vier (04) -Nukleotiden: Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin. Von den vier Basen der DNA können Adenin und Cytosin methyliert werden. Während der DNA-Methylierung wird eine Methylgruppe an die 5 angefügt^th Kohlenstoff des Cytosinrings, um die Cytosinbase in 5-Methylcytosin umzuwandeln. Dieser Cytosinrest-Modifizierungsprozess wird durch ein Enzym namens DNA-Methyltransferase katalysiert. Eine modifizierte Cytosinbase ist neben einer Guaninbase vorhanden. Daher liegen in der Doppelhelixstruktur von DNA modifizierte Cytosinbasen auf gegenüberliegenden DNA-Strängen diagonal zueinander vor.

Abbildung 01: DNA-Methylierung

Adenin-Methylierung ist ein Prozess, der in Pflanzen, Bakterien und Säugetieren vorkommt. Die DNA-Methylierung von Pflanzen und anderen Organismen findet sich in drei verschiedenen Sequenzzusammenhängen. Sie sind CG, CHH und CHG, wobei H entweder Adenin, Thymin oder Cytosin bedeutet.

Was ist Histon-Methylierung??

Histon ist ein Protein, das das Nukleosom bildet, das die strukturelle Einheit des eukaryotischen Chromosoms ist. Das Nukleosom umgibt die DNA-Doppelhelix, was zur Bildung von Chromosomen führt. Die Histonmethylierung ist ein Prozess, bei dem Methylgruppen auf die Aminosäuren des Histonproteins übertragen werden. Die DNA wird um zwei Sätze identischer Histonproteine ​​gewickelt, die als Proteinoktamer bezeichnet werden. Die vier Arten von Histonproteinen (jeweils zwei Kopien), die an dieser Bildung beteiligt sind, sind H2A, H2b, H3 und H4. Diese vier Arten von Histonproteinen bestehen aus einer Schwanzverlängerung. Diese Schwanzverlängerungen dienen als Ziel für die Modifikation der Nukleosomen durch Methylierung. Die Aktivierung und Inaktivierung von DNA hängt stark von dem methylierten Schwanzrest und seiner Methylierungsfähigkeit ab.

Abbildung 02: Histon-Methylierung

Die Methylierung von Histonen beeinflusst direkt die Transkription von Genen. Es hat die Fähigkeit, den Prozess entweder zu erhöhen oder zu verringern, was von der Art der Aminosäuren im Histonprotein, die zu methylieren ist, und von der Anzahl der angehängten Methylgruppen abhängt. Der Transkriptionsprozess wird durch einige Methylierungsreaktionen verstärkt, die die zwischen Histonschwänzen und DNA vorhandenen Bindungen schwächen. Dies geschieht aufgrund des Ermöglichens des Abwickelprozesses von DNA aus dem Nukleosom, was die Wechselwirkung zwischen den Transkriptionsfaktoren, Polymerasen und DNA erleichtert. Dieser Prozess ist ein entscheidender Schritt bei der Regulation der Genexpression und führt zur Expression verschiedener Gene durch unterschiedliche Zellen. Die Methylierung von Histonproteinen tritt an Schwanzrückständen auf, am häufigsten an Lysin (K) -Resten von Histonschwänzen von H3 und H4 sowie an Arginin (R). Lysin und Arginin sind Aminosäuren. Histon-Methyltransferase ist ein Enzym, das zur Übertragung von Methylgruppen auf Lysin und Arginin, die Schwanzreste von H3- und H4-Histonproteinen, verwendet wird.

Was ist die Ähnlichkeit zwischen DNA und Histon-Methylierung??

• Bei beiden Verfahren werden Methylgruppen hinzugefügt.

Was ist der Unterschied zwischen DNA- und Histon-Methylierung??

DNA vs. Histon-Methylierung
Die Addition einer Methylgruppe an Cytosin- oder Adeninnukleotide eines DNA-Moleküls ist als DNA-Methylierung bekannt.	Die Übertragung von Methylgruppen auf die Aminosäuren der Histonproteine ​​wird als Histonmethylierung bezeichnet.
Katalysator
Die Addition einer Methylgruppe an den Cytosinrest wird durch DNA-Methyltransferase katalysiert.	Die Reaktion, die Methylgruppen auf die Aminosäure des Histonproteins überträgt, wird durch Histonmethyltransferase katalysiert.
Funktion
Wenn die DNA-Methylierung in der Promotorregion eines Gens auftritt, unterdrückt sie die Transkription von Genen und verhindert die Genexpression.	Wenn eine Histon-Methylierung auftritt, fördert dies das Abwickeln von DNA aus dem umhüllten Nucleosom und erleichtert die Wechselwirkung zwischen Transkriptionsfaktoren und Polymerasen mit DNA und verbessert den Gentranskriptionsprozess.

Zusammenfassung - DNA vs. Histon-Methylierung

Methylierung ist ein Prozess, bei dem eine Methylgruppe an ein Molekül wie DNA oder Protein angehängt wird. In der Genetik beeinflussen DNA-Methylierung und Histon-Methylierung direkt die Regulation der Transkription eines Gens und steuern die Genexpression von Zellen. Die Reaktionen der DNA-Methylierung und der Histon-Methylierung werden durch DNA bzw. Histon-Methyltransferase katalysiert. Wenn eine Methylgruppe zu DNA hinzugefügt wird, ist dies als DNA-Methylierung bekannt, und wenn eine Methylgruppe zu Aminosäuren des Histonproteins hinzugefügt wird, ist sie als Histonmethylierung bekannt. Dies ist der Unterschied zwischen DNA- und Histon-Methylierung.

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Verweise:

1. Rose, Nathan R. und Robert J. Klose. "Verständnis der Beziehung zwischen DNA-Methylierung und Histon-Lysin-Methylierung." Biochimica et Biophysica Acta, Elsevier Pub. Co, Dezember 2014, Hier verfügbar. Abgerufen am 29. August 2017
2. Kondo, Yutaka. "Epigenetisches Gespräch zwischen DNA-Methylierung und Histon-Modifikationen bei Krebserkrankungen beim Menschen." Yonsei Medical Journal, Yonsei University College of Medicine, 31. August 2009, Hier verfügbar. Abgerufen am 29. August 2017

Bildhöflichkeit:

1. "DNA-Methylierung" Von Mariuswalter - Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia
2. „Abbildung 16 03 02“ von CNX OpenStax (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia