Galvenā atšķirība starp DNS metilēšanu un histona acetilēšanu ir tāda, ka DNS metilēšanas rezultātā veidojas metilētas DNS bāzes, kas izraisa gēnu inaktivāciju, savukārt histona acetilēšana ir ar nukleosomu struktūru saistīto histona proteīnu modifikācija.
Epiģenētiskās modifikācijas ir modifikācijas, kuru rezultātā tiek regulēta gēnu ekspresija, neizraisot nekādas izmaiņas DNS dabiskajā secībā. Šajā sakarā divas galvenās ķīmiskās modifikācijas, DNS metilēšana un histona modifikācija, notiek, lai izraisītu orientācijas izmaiņas DNS, izraisot gēnu ekspresijas aktivāciju vai inaktivāciju.
Kas ir DNS metilēšana?
DNS metilēšana ir galvenā epiģenētiskā modifikācija, kas notiek šūnās. Tas maina vai regulē gēnu ekspresiju. Šajā parādībā DNS bāzes tiek metilētas ar metiltransferāžu palīdzību. Metilgrupas tiek pārnestas no S-adenozilmetionīna. DNS bāzu nejauša metilēšana izraisa gēnu ekspresijas inaktivāciju. Kad DNS metilēšana notiek DNS regulējošajos reģionos, piemēram, promotoru sekvencēs, CpG salās, proksimālajos un distālajos regulējošajos elementos, šīs sekvences tiek modificētas, izraisot šo regulējošo reģionu funkciju zudumu. Tā rezultātā transkripcijas faktori nesaistīsies, kā paredzēts, un notiek gēnu ekspresijas inaktivācija vai pazemināšana transkripcijas līmenī. Turklāt šīs DNS modifikācijas samazinās arī RNS polimerāzes afinitāti, lai tā transkripcijas procesa laikā paliktu stabila.
Attēls 01: DNS metilēšana
DNS metilēšana vai DNS reģionu hipermetilēšana arī izraisa genoma nospiedumu, kas ir svarīgs process atlasīto gēnu apklusināšanā kā gēnu ekspresijas regulēšanas metode. Mutācijas aktivizē DNS metilēšanu gēnos. Vides faktori, stress, diēta, alkohols un citi eksogēni faktori arī aktivizē DNS metilēšanu. Piemēram, ilgstoša uztura shēma, kurā ir augsts metildonoru sastāvs, var izraisīt DNS metilēšanas hiperaktivāciju, savukārt ilgstoša uztura shēma, kas veido ļoti zemu metildonoru koncentrāciju, var izraisīt DNS demetilāciju.
Kas ir histona acetilēšana?
Histonu modifikācija ir vēl viens epiģenētiskās modifikācijas veids, kas izraisa gēnu regulēšanu. Dažādos histona proteīnos notiek daudzas dažādas ķīmiskas modifikācijas, kas saistītas ar nukleosomu veidošanos eikariotu hromosomu organizācijas laikā. Šīs modifikācijas ietver fosforilēšanu, acetilēšanu, metilēšanu, glikozilāciju un ubikvitināciju.
2. attēls: histona acetilēšana
Histonu acetilēšanu veic acetiltransferāzes enzīmi, kas acetilē dažādu histona apakšvienību aminoskābju atlikumus. Histona proteīnu lizīna aminoskābju atlikumi tiek viegli acetilēti. Pēc acetilēšanas notiek dekondensācija, radot atvērtāku struktūru. Tas ļaus DNS vairāk pakļaut transkripcijas aktivizēšanai. Šīs orientācijas izmaiņas, ko izraisa nukleosomu struktūras dekondensācija, ļaus viegli pieņemt darbā RNS polimerāzi un transkripcijas faktorus, lai uzsāktu transkripciju. Turpretim, kad notiek histona dezacetilēšana, nukleosomu struktūrā notiek kondensācija, kas novērsīs transkripcijas aktivizēšanos.
Kādas ir līdzības starp DNS metilēšanu un histona acetilēšanu?
- Abas ir epiģenētiskas modifikācijas, kas notiek, lai regulētu gēnu ekspresiju.
- Abi notiek tikai eikariotos.
- Turklāt abos gadījumos notiek ķīmiskas modifikācijas enzīmu darbības rezultātā.
- Abus procesus regulē tādi eksogēni faktori kā vide, stress, uzturs un alkohols.
- Abi procesi neizraisīs nekādas DNS sekvences izmaiņas.
- Šie procesi notiek kodolā.
Kāda ir atšķirība starp DNS metilēšanu un histona acetilēšanu?
DNS metilēšana un histona acetilēšana ir abas epiģenētiskas modifikācijas. Tomēr, lai gan DNS metilēšana notiek DNS līmenī, histona acetilēšana ir ķīmiska kovalenta modifikācija, kas notiek proteīnos kā histona proteīnu pēctranslācijas modifikācija. Tātad, šī ir galvenā atšķirība starp DNS metilēšanu un histona acetilēšanu. DNS metilēšana inaktivē transkripciju, vienlaikus kavējot transkripcijas ierosināšanu un samazinot RNS stabilitāti. Turpretim histona acetilēšana novedīs pie nukleosomas dekondensācijas, kā rezultātā aktivizēsies transkripcija.
Tālāk esošajā infografikā tabulas veidā ir parādītas atšķirības starp DNS metilēšanu un histona acetilēšanu, lai tos varētu salīdzināt.
Kopsavilkums - DNS metilēšana pret histona acetilēšanu
Epiģenētiskās modifikācijas ir būtiskas, lai gēnu ekspresijas ceļā nodrošinātu daudzveidību, atvieglojot regulēšanu, reaģējot uz vides svārstībām. DNS metilēšana un histona acetilēšana ir divi galvenie epiģenētisko mehānismu veidi, kas attiecīgi inaktivē un aktivizē gēnu ekspresiju. Lai gan abi mehānismi nemaina DNS secību, tie piedalās DNS orientācijas izmaiņu radīšanā, kas vai nu veicina vai kavē gēnu ekspresiju. DNS metilēšanas rezultātā tiek modificētas DNS bāzes, tās metilējot. Turpretim histona acetilēšana ir atlasīto aminoskābju atlikumu acetilēšana, kas noved pie dekondensēta hromatīna. Šie mehānismi tiek aktivizēti, reaģējot uz stimuliem, un tiem ir svarīga loma konkrēta gēna ekspresijas regulēšanā. Tādējādi šeit ir apkopota atšķirība starp DNS metilēšanu un histona acetilēšanu.
