متیلاسیون DNA: عملکرد ، نقش و بیماری ها

متیلاسیون یک فرآیند شیمیایی است که در آن یک گروه متیل از یک مولکول به مولکول دیگر منتقل می شود. در متیلاسیون DNA ، یک گروه متیل به یک قسمت خاص از DNA زوج می شوند ، بنابراین یک ماده ساختاری از مواد ژنتیکی را تغییر می دهد.

متیلاسیون DNA چیست؟

در متیلاسیون DNA ، یک گروه متیل به یک قسمت خاص از DNA زوج می شوند ، بنابراین یک ماده ساختاری از مواد ژنتیکی را تغییر می دهد. در متیلاسیون DNA ، یک گروه متیل خود را به نوکلئوتیدهای خاص DNA متصل می کند. DNA ، همچنین به عنوان شناخته می شود اسید دئوکسی ریبونوکلئیک، حامل اطلاعات ژنتیکی است. با کمک اطلاعات ذخیره شده در DNA ، پروتئین ها قابل تولید است. ساختار DNA با ساختار نردبان طناب مطابقت دارد ، به موجب آن رشته های نردبان طناب به صورت مارپیچ پیچ خورده و به اصطلاح ساختار مارپیچ مضاعف تشکیل می شود. قسمتهای کناری نردبان طناب از تشکیل شده است قند و فسفات باقیمانده پله های نردبان طناب نشان دهنده ارگانیک است پایگاه. پایگاه DNA را آدنین ، سیتوزین ، گوانین و تیمین می نامند. دو پایگاه هر کدام به صورت جفت به هم متصل شده و نردبان طنابی را تشکیل می دهند. جفت بازها هر کدام توسط دو باز مکمل تشکیل می شوند: آدنین و تیمین و سیتوزین و گوانین. نوکلئوتید نوعی مولکول است که از a تشکیل شده است فسفات، یک قند، و یک جز پایه. در طول متیلاسیون DNA ، ویژه آنزیم ها، متیل ترانسفرازها ، یک گروه متیل را به سیتوزین پایه متصل می کنند. به این ترتیب متیل سیتوزین تشکیل می شود.

کارکرد و وظیفه

متیلاسیون DNA مارکرهایی در نظر گرفته می شود که به سلول اجازه می دهد از مناطق خاصی از DNA استفاده یا استفاده نکند. آنها مکانیزمی برای ژن مقررات. بنابراین ، می توان آنها را سوئیچ روشن و خاموش کرد ، زیرا متیلاسیون یک پایه در بیشتر موارد مانع از کپی شدن از آسیب دیده می شود ژن از رونویسی DNA. متیلاسیون DNA تضمین می کند که DNA بدون تغییر توالی DNA به روش های مختلف قابل استفاده است. متیلاسیون اطلاعات جدیدی در مورد ژنوم ، یعنی ماده ژنتیکی ایجاد می کند. این به عنوان اپی ژنوم و روند آن شناخته می شود اپی ژنتیک. اپی ژنوم توضیح این واقعیت است که اطلاعات ژنتیکی یکسان می تواند سلول های مختلفی تولید کند. به عنوان مثال ، سلول های بنیادی انسان می توانند باعث ایجاد طیف گسترده ای از بافت ها شوند. تک سلول تخمک حتی می تواند یک انسان کامل را به وجود آورد. اپی ژنوم سلول تصمیم می گیرد که کدام شکل و عملکرد را به خود بگیرد. ژنهای مشخص شده به سلول نشان می دهند که چه کاری باید برای آن انجام دهد. سلول عضلانی فقط از بخشهای مشخص شده DNA استفاده می کند که مربوط به کار آن است. سلولهای عصبی نیز قلب سلولها یا سلولهای ریه. علامت گذاری توسط گروه های متیل انعطاف پذیر است. آنها می توانند برداشته شوند یا منتقل شوند. با این کار بخش DNA قبلاً غیرفعال شده دوباره فعال می شود. این انعطاف پذیری لازم است زیرا یک تعامل مداوم بین ژنوم و محیط وجود دارد. متیلاسیون DNA بر این تأثیرات محیطی تأثیر می گذارد. متیلاسیون DNA نیز می تواند پایدار باشد و از یک نسل سلول به نسل دیگر ارث می رسد. بنابراین ، در بدن سالم ، فقط طحال سلول ها می توانند در طحال تولید شوند. این اطمینان می دهد که ارگان مربوطه می تواند وظایف خود را انجام دهد. با این حال ، تغییرات اپی ژنتیکی نه تنها از یک سلول به سلول دیگر ، بلکه از یک نسل به نسل دیگر نیز قابل انتقال است. به عنوان مثال ، کرم ها از برخی مصونیت ها را به بدن می رسانند ویروس ها از طریق متیلاسیون DNA.

بیماری ها و بیماری ها

تغییرات پاتولوژیک در اپی ژنوم تاکنون در بسیاری از بیماری ها شناسایی شده است و به عنوان علت بیماری ها در زمینه های ایمونولوژی ، مغز و اعصاب و به ویژه آنکولوژی شناخته شده است. در بافتهای تحت تأثیر سرطان، نقص در اپی ژنوم علاوه بر نقص در توالی DNA فی نفسه ، تقریباً همیشه مشهود است. در تومورها ، الگوی متیلاسیون غیر طبیعی DNA اغلب مشاهده می شود. متیلاسیون را می توان افزایش یا کاهش داد. هر دو پیامدهای گسترده ای برای سلول دارند. در صورت افزایش متیلاسیون ، یعنی هایپرمتیلاسیون ، می توان ژن های سرکوب کننده تومور را غیرفعال کرد. ژن های سرکوب کننده تومور چرخه سلولی را کنترل می کنند و در صورت قریب الوقوع شدن تخریب سلول می توانند باعث مرگ برنامه ریزی شده سلول آسیب دیده شوند. اگر ژن های سرکوب کننده تومور غیرفعال باشند ، سلول های تومور می توانند بدون مانع تکثیر شوند. در صورت کاهش متیلاسیون موضعی (هیپومتیلاسیون) ، عناصر مضر DNA می توانند به طور ناخواسته فعال شوند. در صورت برچسب گذاری نادرست توسط گروه های متیل ، این نیز به عنوان epimutation نامیده می شود. این امر منجر به بی ثباتی ژنوم می شود. نشان داده شده است که برخی از مواد سرطان زا در روند متیلاسیون در سلول ها تداخل ایجاد می کنند. تغییرات در الگوهای متیلاسیون با متفاوت است سرطان بیمار به بیمار سرطانی. به عنوان مثال ، یک بیمار با کبد سرطان الگوهای متیلاسیون متفاوتی نسبت به بیمار مبتلا دارد پروستات سرطان. محققان به طور فزاینده ای قادر به طبقه بندی تومورها بر اساس الگوهای متیلاسیون هستند. محققان همچنین می توانند میزان پیشرفت تومور و در بهترین حالت ، نحوه درمان آن را بیان کنند. با این حال ، تجزیه و تحلیل متیلاسیون DNA به عنوان یک روش تشخیصی و درمانی هنوز به طور کامل توسعه نیافته است ، بنابراین چندین سال طول می کشد تا روش ها در واقع خارج از حوزه تحقیق استفاده شوند. یک بیماری بسیار خاص که منشأ آن متیلاسیون است ، سندرم ICF است. علت آن جهش در DNA متیل ترانسفراز است ، آنزیمی که گروههای متیل را به نوکلئوتیدها جفت می کند. این امر منجر به کم متیلاسیون DNA در افراد مبتلا می شود. نتیجه عفونتهای مکرر ناشی از است نقص ایمنی. علاوه بر این، کوتاه قد و عدم رشد ممکن است رخ دهد.