A legfontosabb különbség a DNS-metiláció és a hiszton-acetilezés között az, hogy a DNS-metiláció metilált DNS-bázisokat eredményez, amelyek géninaktivációhoz vezetnek, míg a hiszton-acetiláció a nukleoszómaszerkezethez kapcsolódó hisztonfehérjék módosítása.
Az epigenetikai módosítások olyan módosítások, amelyek génexpressziós szabályozást eredményeznek anélkül, hogy bármilyen változást okoznának a DNS natív szekvenciájában. Ebben a tekintetben két fő kémiai módosulás, a DNS-metiláció és a hiszton módosulás megy végbe, amelyek orientációs változásokat idéznek elő a DNS-ben, ami a génexpresszió aktiválásához vagy inaktiválásához vezet.
Mi az a DNS-metilezés?
A DNS-metiláció a sejtekben végbemenő fő epigenetikai módosulás. Megváltoztatja vagy szabályozza a génexpressziót. Ebben a jelenségben a DNS-bázisok metil-transzferázok segítségével metilálódnak. A metilcsoportok az S-adenozil-metioninból kerülnek át. A DNS-bázisok véletlenszerű metilációja a génexpresszió inaktiválásához vezet. Amikor a DNS metilációja a DNS szabályozó régióiban, például a promoterszekvenciákban, a CpG-szigeteken, a proximális és disztális szabályozóelemekben megy végbe, ezek a szekvenciák módosulnak, ami e szabályozó régiók funkciójának elvesztéséhez vezet. Ennek eredményeként a transzkripciós faktorok nem kötődnek a várt módon, és a génexpresszió inaktiválása vagy leszabályozása transzkripciós szinten megy végbe. Ezenkívül ezek a DNS-módosítások csökkentik az RNS-polimeráz affinitását, hogy stabil maradjon a transzkripciós folyamat során.
01. ábra: DNS-metilezés
A DNS metilációja vagy a DNS-régiók hipermetilációja szintén genomikus imprintinghez vezet, amely fontos folyamat a kiválasztott gének elnémításában, mint a gének expressziójának szabályozására. A mutációk aktiválják a DNS-metilációt a génekben. A környezeti tényezők, a stressz, az étrend, az alkohol és más exogén tényezők szintén aktiválják a DNS-metilációt. Például egy elhúzódó étrend, amely nagy összetételű metil-donorokat tartalmaz, a DNS-metiláció hiperaktiválásához vezethet, míg a nagyon alacsony koncentrációjú metil-donorokat tartalmazó elhúzódó táplálkozási minta a DNS demetilációjához vezethet.
Mi az a hiszton-acetilezés?
A hisztonmódosítás az epigenetikai módosulás egy másik típusa, amely génszabályozást okoz. Az eukarióták kromoszómális szerveződése során számos különböző kémiai módosulás megy végbe a különböző hisztonfehérjéken, amelyek a nukleoszómaképződéshez kapcsolódnak. Ezek a módosítások magukban foglalják a foszforilációt, acetilezést, metilezést, glikozilezést és ubiquitinációt.
02. ábra: Hiszton-acetilezés
A hiszton acetilezését acetil-transzferáz enzimek közvetítik, amelyek acetilezik a különböző hiszton alegységek aminosav-maradékait. A hisztonfehérjék lizin aminosav-maradékai könnyen acetileződnek. Az acetilezést követően dekondenzáció megy végbe, ami nyitottabb szerkezetet eredményez. Ez lehetővé teszi, hogy a DNS jobban ki legyen téve a transzkripciós aktiváláshoz. Ez a nukleoszómaszerkezet dekondenzációja által okozott orientációs változás lehetővé teszi az RNS-polimeráz és a transzkripciós faktorok könnyű toborzását a transzkripció elindításához. Ezzel szemben, amikor a hiszton dezacetilezése megtörténik, a nukleoszóma szerkezete kondenzáción megy keresztül, ami megakadályozza a transzkripció aktiválódását.
Mi a hasonlóság a DNS-metilezés és a hiszton-acetilezés között?
- Mindkettő epigenetikai módosítás, amely a génexpresszió szabályozására megy végbe.
- Mindkettő csak eukariótákban fordul elő.
- Sőt, mindkét forgatókönyvben enzimaktivitás következtében bekövetkező kémiai módosulások mennek végbe.
- Exogén tényezők, mint például a környezet, a stressz, az étrend és az alkohol mindkét folyamatot szabályozzák.
- Egyik folyamat sem eredményez DNS-szekvencia változást.
- Ezek a folyamatok a sejtmagban játszódnak le.
Mi a különbség a DNS-metilezés és a hiszton-acetilezés között?
A DNS-metiláció és a hiszton-acetilezés egyaránt epigenetikai módosulás. Míg azonban a DNS-metiláció a DNS-szinten megy végbe, a hiszton-acetiláció egy kémiai kovalens módosulás, amely a hisztonfehérjék poszttranszlációs módosításaként megy végbe a fehérjékben. Tehát ez a legfontosabb különbség a DNS-metiláció és a hiszton-acetilezés között. A DNS-metiláció inaktiválja a transzkripciót, miközben gátolja a transzkripció iniciációját és csökkenti az RNS stabilitását. Ezzel szemben a hiszton acetilezése a nukleoszóma dekondenzációjához vezet, ami a transzkripció aktiválásához vezet.
Az alábbi infografika táblázatos formában mutatja be a DNS-metiláció és a hiszton-acetilezés közötti különbségeket egymás melletti összehasonlítás céljából.
Összefoglaló – DNS-metilezés vs hiszton-acetiláció
Az epigenetikai módosítások elengedhetetlenek ahhoz, hogy a génexpressziós útvonalat sokféleképpen alakítsák ki azáltal, hogy megkönnyítik a szabályozást a környezeti ingadozások hatására. A DNS-metiláció és a hiszton-acetiláció az epigenetikai mechanizmusok két fő típusa, amelyek inaktiválják, illetve aktiválják a génexpressziót. Bár mindkét mechanizmus nem változtatja meg a DNS szekvenciáját, részt vesz a DNS orientációs változásainak létrehozásában, amelyek elősegítik vagy gátolják a génexpressziót. A DNS-metiláció a DNS-bázisok módosítását eredményezi azok metilezésével. Ezzel szemben a hiszton acetilezés a kiválasztott aminosavak acetilezése, ami dekondenzált kromatinhoz vezet. Ezek a mechanizmusok az ingerekre adott válaszként aktiválódnak, és fontos szerepet játszanak egy adott gén expressziójának szabályozásában. Így ez összefoglalja a DNS-metiláció és a hiszton-acetiláció közötti különbséget.
