Belangrijk verschil - DNA versus histon-methylatie
Methylering is een biologisch proces waarbij een methylgroep (CH3) aan een molecuul wordt toegevoegd en gemodificeerd om de activiteit ervan te versterken of te onderdrukken. In de context van genetica kan methylering op twee niveaus plaatsvinden: DNA-methylering en histonmethylering. Beide processen hebben direct invloed op het transcriptieproces van genen en regelen de expressie van genen. Bij DNA-methylering wordt een methylgroep toegevoegd aan cytosine- of adeninenucleotide van het DNA-molecuul, dat de twee nucleotideresiduen modificeert om de functie van gentranscriptie te onderdrukken en de expressie van genen te voorkomen. Bij histonmethylering wordt een methylgroep toegevoegd aan de aminozuren van het histoneiwit. Dit is het belangrijkste verschil tussen DNA en histonmethylering.
Wat is DNA-methylatie?
Het epigenetische proces waarbij methylgroepen aan een DNA-molecuul worden toegevoegd om de expressie van genen te regelen, staat bekend als DNA-methylering. DNA-methylatie verandert de volgorde van het DNA niet, maar beïnvloedt de activiteit van DNA. Dit proces is noodzakelijk voor de normale ontwikkeling van een organisme en is gekoppeld aan vele belangrijke processen van het lichaam, waaronder behoud van chromosoomstabiliteit, embryonale ontwikkeling, carcinogenese, veroudering, x-chromosoominactivatie en onderdrukking van transponeerbare elementen. Wanneer het methylatieproces plaatsvindt in een promotorgebied van een gen, is het betrokken bij de onderdrukking van gentranscriptie. Een DNA-molecuul bestaat uit een combinatie van vier (04) nucleotiden: adenine, guanine, thymine en cytosine. Van de vier basen van DNA kunnen adenine en cytosine worden gemethyleerd. Tijdens DNA-methylering wordt een methylgroep toegevoegd aan de 5th koolstof van de cytosinering om de cytosinebase om te zetten in 5-methylcytosine. Dit proces van modificatie van cytosineresiduen wordt gekatalyseerd door een enzym dat bekend staat als DNA-methyltransferase. Naast een guaninebase is een gemodificeerde cytosinebase aanwezig. Daarom zijn in de dubbele helixstructuur van DNA gemodificeerde cytosinebasen diagonaal ten opzichte van elkaar aanwezig op tegenoverliggende DNA-strengen.
Figuur 01: DNA-methylatie
Adeninemethylering is een proces dat wordt aangetroffen in planten, bacteriën en zoogdieren. DNA-methylatie van planten en andere organismen wordt gevonden in drie verschillende sequentiecontexten. Dit zijn CG, CHH en CHG, waarbij H verwijst naar adenine, thymine of cytosine.
Wat is histonmethylering?
Histone is een eiwit dat het nucleosoom vormt, de structurele eenheid van het eukaryote chromosoom. Het nucleosoom wikkelt zich rond de dubbele DNA-helix, wat resulteert in de vorming van chromosomen. Histonmethylering is een proces dat methylgroepen overbrengt naar de aminozuren van het histoneiwit. Het DNA is gewikkeld rond twee sets identieke histon-eiwitten die een eiwit-octameer worden genoemd. De vier typen histon-eiwitten (elk twee exemplaren) die bij deze vorming betrokken zijn, zijn H2A, H2b, H3 en H4. Deze vier typen histon-eiwitten bestaan uit een staartverlenging. Deze staartverlengingen fungeren als het doelwit van nucleosoommodificatie door methylering. De activering en inactivering van DNA hangt sterk af van het staartresidu dat gemethyleerd is en zijn vermogen tot methylering.
Figuur 02: Histonmethylering
Methylering van histonen heeft een directe invloed op de transcriptie van genen. Het heeft het vermogen om het proces te verhogen of te verlagen, wat afhangt van het type aminozuren in het histoneiwit dat moet worden gemethyleerd en van het aantal methylgroepen dat eraan gehecht is. Het transcriptieproces wordt verbeterd door enkele methyleringsreacties die de aanwezige bindingen tussen histonstaarten en DNA verzwakken. Dit gebeurt door het ontrollen van DNA van het nucleosoom mogelijk te maken, wat de interactie tussen de transcriptiefactoren, polymerasen en DNA vergemakkelijkt. Dit proces is een cruciale stap in de regulatie van genexpressie en resulteert in de expressie van verschillende genen door verschillende cellen. Methylering van histoneiwitten vindt plaats op staartresten, meestal op lysine (K)-resten van histonstaarten van H3 en H4 en ook op arginine (R). Lysine en arginine zijn aminozuren. Histonmethyltransferase is een enzym dat wordt gebruikt om methylgroepen over te brengen naar lysine en arginine, de staartresten van H3- en H4-histoneiwitten.
Wat is de overeenkomst tussen DNA en histonmethylering?
In beide processen worden methylgroepen toegevoegd
Wat is het verschil tussen DNA en histonmethylering?
DNA vs Histon-methylatie |
|
| Toevoeging van een methylgroep aan cytosine- of adenine-nucleotiden van een DNA-molecuul staat bekend als DNA-methylering. | Overdracht van methylgroepen naar de aminozuren van de histoneiwitten staat bekend als histonmethylering. |
| Katalysator | |
| De toevoeging van een methylgroep aan het cytosineresidu wordt gekatalyseerd door DNA-methyltransferase. | De reactie die methylgroepen overdraagt naar het aminozuur van histoneiwit wordt gekatalyseerd door histonmethyltransferase. |
| Functie | |
| Als DNA-methylatie plaatsvindt in het promotorgebied van een gen, onderdrukt het de transcriptie van genen en voorkomt het genexpressie. | Als histonmethylering optreedt, bevordert dit het afwikkelen van DNA uit het verpakte nucleosoom en vergemakkelijkt het de interactie van transcriptiefactoren en polymerasen met DNA en verbetert het het gentranscriptieproces. |
Samenvatting – DNA versus histonmethylering
Methylering is een proces waarbij een methylgroep wordt toegevoegd aan een molecuul zoals DNA of eiwit. In de context van genetica beïnvloeden DNA-methylatie en histon-methylatie rechtstreeks de regulatie van transcriptie van een gen en regelen ze de genexpressie van cellen. De reacties van DNA-methylering en histonmethylering worden gekatalyseerd door respectievelijk DNA en histonmethyltransferase. Wanneer een methylgroep aan DNA wordt toegevoegd, staat dit bekend als DNA-methylering en wanneer een methylgroep wordt toegevoegd aan aminozuren van het histon-eiwit, staat dit bekend als histon-methylering. Dit is het verschil tussen DNA- en histonmethylering.
Download PDF-versie van DNA en histonmethylering
U kunt de PDF-versie van dit artikel downloaden en gebruiken voor offline doeleinden volgens de citatienotities. Download hier de PDF-versie. Verschil tussen DNA en histonmethylering
