Differenza tra metilazione di DNA e istone

Differenza chiave - DNA vs metilazione istonica
 

La metilazione è un processo biologico mediante il quale un gruppo metilico (CH₃) viene aggiunto a una molecola e modificato per migliorare o reprimere la sua attività. Nel contesto della genetica, la metilazione può verificarsi a due livelli: metilazione del DNA e metilazione dell'istone. Entrambi i processi influenzano direttamente il processo di trascrizione dei geni e controllano l'espressione dei geni. Nella metilazione del DNA, un gruppo metilico viene aggiunto alla citosina o al nucleotide adenina della molecola di DNA, che modifica i due residui nucleotidici per reprimere la funzione di trascrizione genica e prevenire l'espressione dei geni. Nella metilazione dell'istone, un gruppo metilico viene aggiunto agli aminoacidi della proteina istonica. Questa è la differenza chiave tra la metilazione del DNA e dell'istone.

CONTENUTO

1. Panoramica e differenza chiave
2. Cos'è la metilazione del DNA
3. Cos'è la metilazione dell'istone
4. Somiglianze tra metilazione di DNA e istone
5. Confronto fianco a fianco - DNA vs metilazione istonica in forma tabulare
6. Sommario

Cos'è la metilazione del DNA?

Il processo epigenetico mediante il quale i gruppi metilici vengono aggiunti a una molecola di DNA per controllare l'espressione dei geni è noto come metilazione del DNA. La metilazione del DNA non altera la sequenza del DNA ma influenza l'attività del DNA. Questo processo è necessario per il normale sviluppo di un organismo ed è collegato a molti importanti processi del corpo che includono la conservazione della stabilità cromosomica, lo sviluppo embrionale, la carcinogenesi, l'invecchiamento, l'inattivazione del cromosoma xe la repressione di elementi trasponibili. Quando il processo di metilazione avviene in una regione promotrice di un gene, è coinvolto nella repressione della trascrizione genica. Una molecola di DNA consiste in una combinazione di quattro (04) nucleotidi: adenina, guanina, timina e citosina. Delle quattro basi del DNA, l'adenina e la citosina possono essere metilate. Durante la metilazione del DNA, un gruppo metilico viene aggiunto al 5^esimo carbonio dell'anello della citosina per convertire la base della citosina in 5-metilcitosina. Questo processo di modifica del residuo della citosina è catalizzato da un enzima noto come metiltransferasi del DNA. Una base citosina modificata è presente accanto a una base di guanina. Pertanto, nella doppia struttura elicoidale del DNA, le basi di citosina modificate sono presenti diagonalmente tra loro su filamenti di DNA opposti.

Figura 01: metilazione del DNA

La metilazione dell'adenina è un processo che si trova in piante, batteri e mammiferi. La metilazione del DNA di piante e altri organismi si trova in tre diversi contesti di sequenze. Sono CG, CHH e CHG, dove H si riferisce all'adenina, alla timina o alla citosina.

Cos'è la metilazione dell'istone?

L'istone è una proteina che costituisce il nucleosoma, che è l'unità strutturale del cromosoma eucariotico. Il nucleosoma avvolge la doppia elica del DNA che si traduce nella formazione di cromosomi. La metilazione istonica è un processo che trasferisce gruppi metilici agli aminoacidi della proteina istonica. Il DNA è avvolto attorno a due set di identiche proteine ​​istoniche denominate ottamero proteico. I quattro tipi di proteine ​​istoniche (due copie ciascuno) coinvolti in questa formazione sono H2A, H2b, H3 e H4. Questi quattro tipi di proteine ​​istoniche consistono in un'estensione della coda. Queste estensioni della coda agiscono come bersagli della modificazione del nucleosoma mediante metilazione. L'attivazione e l'inattivazione del DNA dipendono molto dal residuo di coda metilato e dalla sua capacità di metilazione.

Figura 02: Metilazione dell'istone

La metilazione degli istoni influenza direttamente la trascrizione dei geni. Ha la capacità di aumentare o diminuire il processo, che dipende dal tipo di aminoacidi nella proteina istonica che deve essere metilato e dal numero di gruppi metilici attaccati. Il processo di trascrizione è migliorato a causa di alcune reazioni di metilazione che indeboliscono i legami presenti tra le code dell'istone e il DNA. Ciò si verifica a causa dell'abilitazione del processo uncoiling del DNA dal nucleosoma che facilita l'interazione tra i fattori di trascrizione, le polimerasi e il DNA. Questo processo è un passo fondamentale nella regolazione dell'espressione genica e risulta nell'espressione di diversi geni da parte di cellule differenti. La metilazione delle proteine ​​istoniche si verifica sui residui della coda, più comunemente sui residui della lisina (K) delle code istoniche di H3 e H4 e anche sull'arginina (R). Lisina e arginina sono aminoacidi. L'istone metiltransferasi è un enzima che viene utilizzato per trasferire gruppi metilici a lisina e arginina, i residui di coda delle proteine ​​istoniche H3 e H4.

Qual è la somiglianza tra metilazione di DNA e istone?

• In entrambi i processi, vengono aggiunti gruppi metilici.

Qual è la differenza tra metilazione di DNA e istone?

DNA vs metilazione dell'istone
L'aggiunta di un gruppo metilico a citosina o nucleotidi adenina di una molecola di DNA è nota come metilazione del DNA.	Il trasferimento dei gruppi metilici agli aminoacidi delle proteine ​​istoniche è noto come metilazione degli istoni.
Catalizzatore
L'aggiunta del gruppo metilico al residuo della citosina è catalizzata dalla DNA metiltransferasi.	La reazione che trasferisce i gruppi metilici all'amminoacido della proteina dell'istone è catalizzata dall'istone metiltransferasi.
Funzione
Se la metilazione del DNA si verifica nella regione del promotore di un gene, sopprime la trascrizione dei geni e previene l'espressione genica.	Se si verifica la metilazione degli istoni, promuove lo srotolamento del DNA dal nucleosoma avvolto e facilita l'interazione dei fattori di trascrizione e delle polimerasi con il DNA e migliora il processo di trascrizione del gene.

Riassunto: metilazione del DNA vs istone

La metilazione è un processo mediante il quale un gruppo metilico viene aggiunto a una molecola come il DNA o la proteina. Nel contesto della genetica, la metilazione del DNA e la metilazione dell'istone influenzano direttamente la regolazione della trascrizione di un gene e controllano l'espressione genica delle cellule. Le reazioni della metilazione del DNA e della metilazione dell'istone sono catalizzate rispettivamente dal DNA e dall'istone metiltransferasi. Quando un gruppo metilico viene aggiunto al DNA, è noto come metilazione del DNA e quando un gruppo metilico viene aggiunto agli aminoacidi della proteina dell'istone, è noto come metilazione dell'istone. Questa è la differenza tra metilazione di DNA e istone.

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Riferimenti:

1. Rose, Nathan R. e Robert J. Klose. "Comprensione della relazione tra metilazione del DNA e metilazione dell'istone della lisina." Biochimica et Biophysica Acta, Elsevier Pub. Co, dicembre 2014, Disponibile qui. Accesso 29 agosto 2017
2. Kondo, Yutaka. "Cross-talk epigenetico tra metilazione del DNA e modificazioni dell'istone nei tumori umani." Yonsei Medical Journal, Yonsei University College of Medicine, 31 agosto 2009, Disponibile qui. Accesso 29 agosto 2017

Cortesia dell'immagine:

1. "Metilazione del DNA" di Mariuswalter - Opera propria (CC BY-SA 4.0) attraverso Commons Wikimedia
2. "Figura 16 03 02" di CNX OpenStax (CC BY 4.0) attraverso Commons Wikimedia