DNA-metylering

Metylering är en kemisk process där en metylgrupp överförs från en molekyl till en annan. I DNA-metylering En metylgrupp kopplar ihop till en viss del av DNA och ändrar därmed en byggsten av det genetiska materialet.

Vad är DNA-metylering?

Vid DNA-metylering kopplas en metylgrupp till vissa nukleotider i DNA: t. DNA, även känt som DNA eller deoxiribonukleinsyra, är bärare av genetisk information. Med hjälp av informationen lagrad i DNA kan proteiner produceras.

DNA-strukturen motsvarar strukturen hos en repstege, varigenom stegen på repstegen vrids på ett spiralformat sätt, vilket skapar en så kallad dubbel spiralstruktur. Sidopartierna av repstegen är gjorda av socker- och fosfatrester. Repstegen representerar organiska baser. DNA-baserna är adenin, cytosin, guanin och tymin.

Två baser ansluter vardera till ett par för att bilda en repstege. Basparna bildas vardera av två komplementära baser: adenin och tymin samt cytosin och guanin. En nukleotid är en molekyl som bildas av ett fosfat, ett socker och en baskomponent. Vid DNA-metylering fäster speciella enzymer, metyltransferaserna, en metylgrupp till bascytosinet. Så här skapas metylcytosin.

Funktion & uppgift

DNA-metyleringarna betraktas som markörer som gör det möjligt för cellen att använda eller inte använda vissa delar av DNA: t. De representerar en mekanism för genreglering.De kan därför också kallas en på / av-omkopplare, eftersom metylering av en bas i de flesta fall förhindrar en kopia av den drabbade genen under transkriptionen av DNA.

DNA-metylering säkerställer att DNA kan användas på olika sätt utan att själva DNA-sekvensen ändras. Metylering skapar ny information om genomet, dvs det genetiska materialet. Man talar om en epigenom och processen för epigenetik. Epigenomet förklarar varför olika celler kan generera identisk genetisk information. Till exempel kan en mängd olika vävnadstyper uppstå från mänskliga stamceller. En hel person kan till och med komma ut från den enskilda äggcellen. Cellens epigenom bestämmer vilken form och funktion den tar på sig. De markerade generna visar cellen vad de ska göra för den. En muskelcell använder endast de markerade DNA-sektionerna som är relevanta för den för dess arbete. Nervceller, hjärtceller eller celler i lungorna gör samma sak.

Markeringarna med metylgrupperna är flexibla. De kan tas bort eller flyttas. Detta skulle göra det tidigare deaktiverade DNA-segmentet aktivt igen. Denna flexibilitet är nödvändig eftersom det finns ett konstant samspel mellan genomet och miljön. DNA-metylering tar upp dessa miljöpåverkan.

DNA-metyleringar kan också vara stabila och vidarebefordras från en generation celler till nästa. I en frisk kropp kan endast mjältceller utvecklas i mjälten. Detta säkerställer att respektive organ kan utföra sina uppgifter.

De epigenetiska förändringarna kan inte bara överföras från en cell till en annan, utan också från en generation till en nästa. Till exempel ärver maskar immunitet mot vissa virus genom DNA-metylering.

Sjukdomar och sjukdomar

Patologiska förändringar i epigenomen har hittills detekterats i många sjukdomar och identifierats som orsaken till sjukdomar inom områdena immunologi, neurologi och särskilt onkologi.

I vävnader som påverkas av cancer, förutom defekter i själva DNA-sekvensen, finns fel i epigenomen nästan alltid. Ett onormalt mönster av DNA-metylering ses ofta i tumörer. Metyleringen kan ökas eller minskas. Båda har långtgående konsekvenser för cellen. I händelse av ökad metylering, dvs hypermetylering, kan så kallade tumörundertryckningsgener inaktiveras. Tumördämpande gener styr cellcykeln och kan utlösa programmerad celldöd för den skadade cellen om det finns ett hot om celldegeneration. Om tumörundertryckningsgenerna är inaktiva kan tumörceller multiplicera obehindrat.

Med reducerad lokal metylering (hypometylering) kan skadliga DNA-element aktiveras oavsiktligt. Vid felaktig märkning av metylgrupperna talar man också om en epimutation. Detta leder till en instabilitet i genomet.Vissa cancerframkallande ämnen har visat sig störa metyleringsprocessen i cellerna.

Förändringarna i metyleringsmönster skiljer sig från cancerpatient till cancerpatient. Till exempel har en patient med levercancer olika metyleringsnivåer än en patient med prostatacancer. På detta sätt kan forskare alltmer klassificera tumörer baserat på deras metyleringsmönster. Forskarna kan också se hur långt en tumör har kommit och hur man bäst behandlar den. Analysen av DNA-metylering som diagnostisk och terapeutisk metod är emellertid ännu inte fullt utvecklad, så att några år kommer att gå innan metoderna verkligen kan användas utanför forskningsområdet.

En mycket speciell sjukdom som har sitt ursprung i metylering är ICF-syndrom. Det finns en mutation i DNA-metyltransferas, enzymet som kopplar metylgrupperna till nukleotiderna. Som ett resultat finns det en under-metylering av DNA i de drabbade. Resultatet är återkommande infektioner på grund av en immunbrist. Dessutom kan kort statur och misslyckande med att blomstra uppstå.