Methyl hóa DNA

Methyl hóa là một quá trình hóa học trong đó một nhóm metyl được chuyển từ phân tử này sang phân tử khác. bên trong Methyl hóa DNA Nhóm metyl kết hợp với một phần nhất định của DNA và do đó thay đổi khối cấu tạo của vật liệu di truyền.

DNA Methylation là gì?

Trong quá trình methyl hóa DNA, một nhóm methyl gắn vào một số nucleotide nhất định trong DNA. DNA, còn được gọi là DNA hoặc axit deoxyribonucleic, là chất mang thông tin di truyền. Với sự trợ giúp của thông tin được lưu trữ trong DNA, các protein có thể được tạo ra.

Cấu trúc của DNA tương ứng với cấu trúc của một chiếc thang dây, theo đó các cột của chiếc thang dây được xoắn theo kiểu xoắn ốc, tạo ra cái gọi là cấu trúc chuỗi xoắn kép. Các bộ phận bên của thang dây được làm từ bã đường và phốt phát. Các bậc của thang dây đại diện cho các bazơ hữu cơ. Các bazơ của ADN là adenin, cytosine, guanin và thymine.

Hai chân đế kết nối như một cặp để tạo thành một bậc thang dây. Mỗi cặp bazơ được hình thành bởi hai bazơ bổ sung: adenin và thymin cũng như cytosine và guanin. Nuclêôtit là một phân tử được hình thành từ photphat, đường và thành phần bazơ. Trong quá trình methyl hóa DNA, các enzym đặc biệt, methyltransferase, gắn một nhóm methyl vào cytosine cơ sở. Đây là cách methylcytosine được tạo ra.

Chức năng & nhiệm vụ

Các methyl hóa DNA được coi là các dấu hiệu cho phép tế bào sử dụng các vùng nhất định của DNA hoặc không sử dụng chúng. Chúng đại diện cho một cơ chế điều hòa gen. Do đó, chúng cũng có thể được gọi là công tắc bật và tắt, vì trong hầu hết các trường hợp, quá trình metyl hóa một bazơ ngăn cản bản sao của gen được đề cập trong quá trình phiên mã DNA.

Sự methyl hóa DNA đảm bảo rằng DNA có thể được sử dụng theo nhiều cách khác nhau mà bản thân trình tự DNA không thay đổi. Methyl hóa tạo ra thông tin mới trên bộ gen, tức là cấu tạo gen. Người ta nói về một epigenome và quá trình biểu sinh. Epigenome giải thích tại sao các tế bào khác nhau có thể tạo ra thông tin di truyền giống hệt nhau. Ví dụ, nhiều loại mô có thể phát sinh từ tế bào gốc của con người. Một người thậm chí có thể xuất hiện từ tế bào trứng riêng lẻ. Biểu thức của tế bào quyết định hình thức và chức năng của nó. Các gen được đánh dấu cho thấy tế bào phải làm gì cho nó. Tế bào cơ chỉ sử dụng các đoạn DNA được đánh dấu có liên quan đến nó cho công việc của nó. Tế bào thần kinh, tế bào tim hoặc tế bào trong phổi cũng làm như vậy.

Dấu hiệu của các nhóm metyl rất linh hoạt. Chúng có thể được gỡ bỏ hoặc di chuyển. Điều này sẽ làm cho đoạn DNA bị vô hiệu hóa trước đó hoạt động trở lại. Sự linh hoạt này là cần thiết vì có sự tác động lẫn nhau liên tục giữa bộ gen và môi trường. Quá trình methyl hóa DNA sẽ ảnh hưởng đến môi trường.

Quá trình methyl hóa DNA cũng có thể ổn định và được truyền từ thế hệ tế bào này sang thế hệ tế bào khác. Trong một cơ thể khỏe mạnh, chỉ có các tế bào lá lách mới có thể phát triển trong lá lách. Điều này đảm bảo rằng cơ quan tương ứng có thể hoàn thành nhiệm vụ của mình.

Những thay đổi biểu sinh không chỉ có thể được chuyển từ tế bào này sang tế bào tiếp theo mà còn từ thế hệ này sang thế hệ khác. Ví dụ, giun thừa hưởng khả năng miễn dịch đối với một số loại virus thông qua quá trình methyl hóa DNA.

Bệnh tật & ốm đau

Những thay đổi bệnh lý trong biểu mô cho đến nay đã được phát hiện trong nhiều bệnh và được xác định là nguyên nhân của các bệnh trong lĩnh vực miễn dịch học, thần kinh học và đặc biệt là ung thư học.

Trong các mô bị ảnh hưởng bởi ung thư, các khiếm khuyết trong chuỗi DNA và các khiếm khuyết trong hệ biểu sinh hầu như luôn được tìm thấy. Một kiểu methyl hóa DNA bất thường thường thấy trong các khối u. Quá trình metyl hóa có thể được tăng hoặc giảm. Cả hai đều có hậu quả sâu rộng đối với tế bào. Trong trường hợp tăng methyl hóa, tức là hypermethyl hóa, cái gọi là gen ức chế khối u có thể bị bất hoạt. Các gen ức chế khối u kiểm soát chu kỳ tế bào và có thể kích hoạt quá trình chết theo chương trình của tế bào bị tổn thương nếu có mối đe dọa thoái hóa tế bào. Nếu các gen ức chế khối u không hoạt động, các tế bào khối u có thể nhân lên mà không bị cản trở.

Với sự giảm methyl hóa cục bộ (hypomethyl hóa), các phần tử DNA có hại có thể vô tình được kích hoạt. Nếu các nhóm metyl được ghi nhãn không chính xác, điều này còn được gọi là sự biến mất. Điều này dẫn đến sự mất ổn định của hệ gen.Một số chất gây ung thư đã được chứng minh là can thiệp vào quá trình methyl hóa trong tế bào.

Những thay đổi trong mô hình methyl hóa khác nhau ở mỗi bệnh nhân ung thư. Ví dụ, một bệnh nhân ung thư gan có mức độ methyl hóa khác với một bệnh nhân ung thư tuyến tiền liệt. Bằng cách này, các nhà nghiên cứu ngày càng có thể phân loại các khối u dựa trên mô hình methyl hóa của chúng. Các nhà nghiên cứu cũng có thể xem khối u đã tiến triển đến đâu và cách điều trị tốt nhất. Tuy nhiên, việc phân tích methyl hóa DNA như một phương pháp chẩn đoán và điều trị vẫn chưa được phát triển đầy đủ, vì vậy sẽ phải mất vài năm trước khi các phương pháp này thực sự có thể được sử dụng bên ngoài khu vực nghiên cứu.

Một căn bệnh rất đặc biệt có nguồn gốc từ quá trình methyl hóa là hội chứng ICF. Có một đột biến trong DNA methyltransferase, enzyme kết nối các nhóm methyl với các nucleotide. Kết quả là, có một DNA bị methyl hóa dưới mức trong những người bị ảnh hưởng. Kết quả là nhiễm trùng tái phát do suy giảm miễn dịch. Ngoài ra, có thể xảy ra tầm vóc thấp và không phát triển được.