Metilasi DNA: Fungsi, Peranan & Penyakit

Metilasi adalah proses kimia di mana kumpulan metil dipindahkan dari satu molekul ke molekul yang lain. Dalam metilasi DNA, kumpulan metil berpasangan dengan bahagian tertentu DNA, sehingga mengubah blok bahan genetik.

Apa itu metilasi DNA?

Dalam metilasi DNA, kumpulan metil bergabung dengan bahagian tertentu dari DNA, sehingga mengubah blok bangunan bahan genetik. Dalam metilasi DNA, kumpulan metil menempel pada nukleotida DNA tertentu. DNA, juga dikenali sebagai asid deoksiribonukleik, adalah pembawa maklumat genetik. Dengan bantuan maklumat yang tersimpan dalam DNA, protein boleh dihasilkan. Struktur DNA sesuai dengan tangga tali, di mana helai tangga tali dipintal dalam corak heliks untuk membentuk struktur heliks berganda yang disebut. Bahagian sisi tangga tali terbentuk dari gula and fosfat residu. Anak tangga tali mewakili organik asas. Yang asas DNA dipanggil adenin, sitosin, guanin dan timin. Dua asas masing-masing menyambung sebagai pasangan untuk membentuk tali tangga tali. Pasangan asas masing-masing dibentuk oleh dua asas pelengkap: Adenine dan Thymine, dan Cytosine dan Guanine. Nukleotida adalah molekul yang terbentuk daripada a fosfat, gula, dan komponen asas. Semasa metilasi DNA, khas enzim, metiltransferase, lampirkan kumpulan metil ke sitosin asas. Ini adalah bagaimana methylcytosine terbentuk.

Fungsi dan tugas

Metilasi DNA dianggap sebagai penanda yang membolehkan sel menggunakan atau tidak menggunakan kawasan DNA tertentu. Mereka mewakili mekanisme untuk gen peraturan. Oleh itu, mereka juga boleh dipanggil suis hidup / mati, kerana metilasi asas dalam kebanyakan kes menghalang salinan yang terkena gen dari menyalin DNA. Metilasi DNA memastikan bahawa DNA dapat digunakan dengan cara yang berbeza tanpa mengubah urutan DNA itu sendiri. Metilasi mencipta maklumat baru mengenai genom, iaitu bahan genetik. Ini disebut sebagai epigenome dan proses epigenetik. Epigenome adalah penjelasan untuk fakta bahawa maklumat genetik yang sama dapat menghasilkan sel yang berbeza. Sebagai contoh, sel induk manusia dapat menimbulkan pelbagai jenis tisu. Sel telur tunggal bahkan dapat melahirkan seluruh manusia. Epigenome sel menentukan bentuk dan fungsi yang diambilnya. Gen yang ditandakan dengan demikian menunjukkan kepada sel apa yang harus dilakukan untuknya. Sel otot hanya menggunakan bahagian DNA yang ditandai yang sesuai dengan kerjanya. Begitu juga sel saraf, jantung sel atau sel dari paru-paru. Tanda oleh kumpulan metil adalah fleksibel. Mereka boleh dikeluarkan atau dipindahkan. Ini akan menjadikan bahagian DNA yang sebelumnya dinyahaktifkan kembali aktif. Fleksibiliti ini diperlukan kerana terdapat interaksi berterusan antara genom dan persekitaran. Metilasi DNA mempengaruhi pengaruh persekitaran ini. Metilasi DNA juga boleh stabil dan diwarisi dari satu generasi sel ke generasi berikutnya. Oleh itu, dalam badan yang sihat, hanya limpa sel boleh dihasilkan di limpa. Ini memastikan bahawa organ masing-masing dapat memenuhi tugasnya. Walau bagaimanapun, perubahan epigenetik dapat disebarkan bukan hanya dari satu sel ke sel yang lain, tetapi juga dari satu generasi ke generasi berikutnya. Cacing, misalnya, mewarisi kekebalan kepada yang tertentu virus melalui metilasi DNA.

Penyakit dan penyakit

Perubahan patologi pada epigenome telah dikesan dalam banyak penyakit hingga kini dan telah dikenal pasti sebagai penyebab penyakit dalam bidang imunologi, neurologi, dan terutama onkologi. Dalam tisu yang terjejas oleh kanser, kecacatan pada epigenome hampir selalu kelihatan di samping kecacatan pada urutan DNA itu sendiri. Pada tumor, corak metilasi DNA yang tidak normal sering diperhatikan. Metilasi boleh meningkat atau menurun. Kedua-duanya mempunyai kesan yang jauh untuk sel. Sekiranya peningkatan metilasi, iaitu hipermetilasi, gen penekan tumor boleh dinyahaktifkan. Gen penekan tumor mengawal kitaran sel dan boleh menyebabkan kematian sel yang diprogramkan sel yang rosak sekiranya degenerasi sel akan segera berlaku. Sekiranya gen penekan tumor tidak aktif, sel-sel tumor dapat berkembang biak tanpa gangguan. Sekiranya metilasi tempatan berkurang (hipometilasi), unsur-unsur DNA berbahaya dapat diaktifkan secara tidak sengaja. Sekiranya pelabelan yang salah oleh kumpulan metil, ini juga disebut sebagai epimutasi. Ini membawa kepada ketidakstabilan genom. Sebilangan bahan karsinogenik terbukti mengganggu proses metilasi dalam sel. Perubahan dalam corak metilasi berbeza dari kanser pesakit kepada pesakit barah. Sebagai contoh, pesakit dengan hati kanser mempunyai corak metilasi yang berbeza daripada pesakit dengan prostat barah. Penyelidik semakin dapat mengklasifikasikan tumor berdasarkan corak metilasi. Para penyelidik juga dapat mengetahui sejauh mana tumor telah berkembang dan, paling baik, bagaimana ia dapat dirawat. Walau bagaimanapun, analisis metilasi DNA sebagai kaedah diagnostik dan terapeutik belum dikembangkan sepenuhnya, sehingga beberapa tahun sebelum kaedah tersebut benar-benar digunakan di luar bidang penyelidikan. Penyakit yang sangat spesifik yang berasal dari metilasi adalah sindrom ICF. Ia disebabkan oleh mutasi dalam metiltransferase DNA, enzim yang menghubungkan kumpulan metil dengan nukleotida. Ini membawa kepada metilasi DNA pada individu yang terjejas. Hasilnya adalah jangkitan berulang akibat immunodeficiency. Sebagai tambahan, perawakan pendek dan kegagalan untuk berkembang maju mungkin berlaku.