Het belangrijkste verschil tussen DNA-methylatie en histonacetylering is dat DNA-methylatie resulteert in gemethyleerde DNA-basen die leiden tot geninactivatie, terwijl histonacetylering een modificatie is van de histoneiwitten die zijn geassocieerd met de nucleosoomstructuur.
Epigenetische modificaties zijn modificaties die resulteren in genexpressieregulatie zonder enige verandering in de natieve sequentie van het DNA te veroorzaken. In dit opzicht vinden twee belangrijke chemische modificaties, de DNA-methylatie en histonmodificatie, plaats om oriëntatieveranderingen in het DNA te veroorzaken, wat leidt tot activering of inactivering van genexpressie.
Wat is DNA-methylatie?
DNA-methylatie is een belangrijke epigenetische modificatie die in cellen plaatsvindt. Het verandert of reguleert genexpressie. Bij dit fenomeen worden DNA-basen gemethyleerd met behulp van methyltransferasen. De methylgroepen worden overgedragen van S-adenosylmethionine. De willekeurige methylering van DNA-basen leidt tot de inactivatie van genexpressie. Wanneer methylering van DNA plaatsvindt in regulerende regio's van het DNA, zoals de promotorsequenties, CpG-eilanden, proximale en distale regulerende elementen, worden deze sequenties gemodificeerd, wat leidt tot functieverlies van die regulerende regio's. Als gevolg hiervan zullen de transcriptiefactoren niet binden zoals verwacht en vindt de inactivatie of neerwaartse regulatie van genexpressie op transcriptioneel niveau plaats. Bovendien zullen deze DNA-modificaties ook de affiniteit van RNA-polymerase verminderen om stabiel te blijven tijdens het transcriptieproces.
Figuur 01: DNA-methylatie
DNA-methylering of hypermethylering van DNA-regio's leidt ook tot genomische imprinting, wat een belangrijk proces is bij het tot zwijgen brengen van geselecteerde genen als een methode om de expressie van de genen te reguleren. Mutaties activeren DNA-methylatie in genen. Omgevingsfactoren, stress, voeding, alcohol en andere exogene factoren activeren ook DNA-methylatie. Een langdurig voedingspatroon met een hoge samenstelling van methyldonoren kan bijvoorbeeld leiden tot hyperactivering van DNA-methylering, terwijl een langdurig voedingspatroon met zeer lage concentraties methyldonoren kan leiden tot demethylering van DNA.
Wat is histonacetylering?
Histone-modificatie is een ander type epigenetische modificatie die genregulatie veroorzaakt. Er vinden veel verschillende chemische modificaties plaats op de verschillende histon-eiwitten die zijn geassocieerd met nucleosoomvorming tijdens de chromosomale organisatie van eukaryoten. Deze modificaties omvatten fosforylering, acetylering, methylering, glycosylering en ubiquitinatie.
Figuur 02: Histonacetylering
Histone-acetylering wordt gemedieerd door acetyltransferase-enzymen die aminozuurresiduen van verschillende histonsubeenheden acetyleren. De lysine-aminozuurresten van de histon-eiwitten worden gemakkelijk geacetyleerd. Na acetylering vindt decondensatie plaats, waardoor een meer open structuur ontstaat. Hierdoor kan het DNA meer worden blootgesteld voor de transcriptionele activering. Deze oriëntatieverandering, veroorzaakt door de decondensatie van de nucleosoomstructuur, zal het mogelijk maken om RNA-polymerase en de transcriptiefactoren gemakkelijk te rekruteren om transcriptie te initiëren. Wanneer daarentegen histondeacetylering plaatsvindt, ondergaat de nucleosoomstructuur condensatie, wat de activering van transcriptie zal voorkomen.
Wat zijn de overeenkomsten tussen DNA-methylatie en histonacetylering?
- Beide zijn epigenetische modificaties die plaatsvinden om genexpressie te reguleren.
- Beide vinden alleen plaats in eukaryoten.
- Bovendien vinden in beide scenario's chemische modificaties als gevolg van een enzymatische activiteit plaats.
- Exogene factoren zoals omgeving, stress, voeding en alcohol reguleren beide processen.
- Beide processen leiden niet tot enige verandering in de DNA-sequentie.
- Deze processen vinden plaats in de kern.
Wat is het verschil tussen DNA-methylatie en histonacetylering?
DNA-methylatie en histonacetylering zijn beide epigenetische modificaties. Hoewel DNA-methylatie plaatsvindt op DNA-niveau, is histonacetylering een chemische covalente modificatie die plaatsvindt in eiwitten als een post-translationele modificatie van histon-eiwitten. Dit is dus het belangrijkste verschil tussen DNA-methylatie en histonacetylering. DNA-methylatie inactiveert de transcriptie terwijl de transcriptie-initiatie wordt geremd en de RNA-stabiliteit wordt verminderd. Daarentegen zal histonacetylering leiden tot decondensatie van het nucleosoom, wat leidt tot de activering van transcriptie.
De onderstaande infographic presenteert de verschillen tussen DNA-methylatie en histonacetylering in tabelvorm voor vergelijking naast elkaar.
Samenvatting – DNA-methylatie versus histon-acetylering
Epigenetische modificaties zijn essentieel om veel diversiteit in de genexpressieroute te brengen door regulering in reactie op omgevingsfluctuaties te vergemakkelijken. DNA-methylatie en histonacetylering zijn twee hoofdtypen epigenetische mechanismen die respectievelijk genexpressie inactiveren en activeren. Hoewel beide mechanismen de sequentie van DNA niet veranderen, neemt het deel aan het creëren van oriëntatieveranderingen van DNA die genexpressie bevorderen of remmen. DNA-methylering resulteert in het modificeren van DNA-basen door ze te methyleren. Histonacetylering daarentegen is de acetylering van geselecteerde aminozuurresiduen, wat leidt tot gedecondenseerd chromatine. Deze mechanismen worden geactiveerd als reactie op stimuli en spelen een belangrijke rol bij het reguleren van de expressie van een bepaald gen. Dit vat dus het verschil samen tussen DNA-methylering en histonacetylering.
