DNA-methylering

Methylering er en kemisk proces, hvor en methylgruppe overføres fra et molekyle til et andet molekyle. I DNA-methylering En methylgruppe kobles til en bestemt del af DNA'et og ændrer således en byggesten til det genetiske materiale.

Hvad er DNA-methylering?

Ved DNA-methylering bindes en methylgruppe til visse nukleotider i DNA. DNA, også kendt som DNA eller deoxyribonukleinsyre, er bærer af genetisk information. Ved hjælp af informationen, der er gemt i DNA'et, kan proteiner produceres.

Strukturen af ​​DNA svarer til strukturen for en rebstige, hvorved stilerne af rebstigen er snoet på en spiralformet måde, hvilket skaber en såkaldt dobbelt spiralstruktur. Sidedele af rebstigen er lavet af sukker- og fosfatrester. Rebene på rebstigen repræsenterer organiske baser. DNA-baserne er adenin, cytosin, guanin og thymin.

To baser forbindes hver som et par for at danne en reb stige. Baseparrene er hver dannet af to komplementære baser: adenin og thymin samt cytosin og guanin. Et nukleotid er et molekyle, der er dannet af et phosphat, et sukker og en basekomponent. Ved DNA-methylering binder specielle enzymer, methyltransferaser, en methylgruppe til basecytosinet. Sådan oprettes methylcytosin.

Funktion & opgave

DNA-methyleringer betragtes som markører, der gør det muligt for cellen at bruge bestemte områder af DNA'et eller ikke at bruge dem. De repræsenterer en mekanisme til genregulering. Man kunne derfor også kalde dem en on / off switch, da methylering af en base i de fleste tilfælde forhindrer en kopi af det berørte gen under transkriptionen af ​​DNA'et.

DNA-methylering sikrer, at DNA'et kan bruges på forskellige måder, uden at selve DNA-sekvensen ændres. Methylering skaber ny information om genomet, dvs. den genetiske sammensætning. Man taler om et epigenom og processen med epigenetik. Epigenomet forklarer, hvorfor forskellige celler kan generere identisk genetisk information. For eksempel kan en lang række vævstyper opstå fra humane stamceller. En hel person kan endda komme ud af den enkelte ægcelle. Celleens epigenom bestemmer, hvilken form og funktion den antager. De markerede gener viser cellen, hvad de skal gøre for den. En muskelcelle bruger kun de markerede DNA-sektioner, der er relevante for det til sit arbejde. Nerveceller, hjerteceller eller celler i lungerne gør det samme.

Markeringerne ved methylgrupperne er fleksible. De kan fjernes eller flyttes. Dette ville gøre det tidligere deaktiverede DNA-segment aktivt igen. Denne fleksibilitet er nødvendig, fordi der er et konstant samspil mellem genomet og miljøet. DNA-methylering optager disse miljøpåvirkninger.

DNA-methyleringer kan også være stabile og overføres fra en generation af celler til den næste. I en sund krop kan kun miltceller nogensinde udvikle sig i milten. Dette sikrer, at det respektive organ kan udføre sine opgaver.

De epigenetiske ændringer kan ikke kun overføres fra en celle til den næste, men også fra en generation til den næste. For eksempel arver orme immunitet mod visse vira gennem DNA-methylering.

Sygdomme og lidelser

Patologiske ændringer i epigenomet er hidtil blevet påvist i mange sygdomme og identificeret som årsagen til sygdomme inden for områderne immunologi, neurologi og især onkologi.

I væv, der er påvirket af kræft, er der ud over defekter i DNA-sekvensen næsten altid fejl i epigenomet. Et unormalt mønster af DNA-methylering ses ofte i tumorer. Methyleringen kan øges eller formindskes. Begge har vidtrækkende konsekvenser for cellen. Med øget methylering, dvs. hypermethylering, kan såkaldte tumorundertrykkende gener inaktiveres. Tumorundertrykkende gener kontrollerer cellecyklussen og kan udløse programmeret celledød af den beskadigede celle, hvis der er en trussel om celledegeneration. Hvis tumorundertrykkende gener er inaktive, kan tumorceller formere sig uhindret.

Med reduceret lokal methylering (hypomethylering) kan skadelige DNA-elementer aktiveres utilsigtet. I tilfælde af forkert mærkning af methylgrupperne taler man også om en epimutation. Dette fører til genomstabilitet.Visse kræftfremkaldende stoffer har vist sig at forstyrre methyleringsprocessen i cellerne.

Ændringerne i methyleringsmønstre adskiller sig fra kræftpatienter til kræftpatienter. For eksempel har en patient med leverkræft forskellige methyleringsniveauer end en patient med prostatacancer. På denne måde er forskere i stigende grad i stand til at klassificere tumorer baseret på deres methyleringsmønster. Forskerne kan også se, hvor langt en tumor er kommet, og hvordan man bedst kan behandle den. Imidlertid er analysen af ​​DNA-methylering som en diagnostisk og terapeutisk metode endnu ikke fuldt udviklet, så der vil gå et par år, før metoderne virkelig kan bruges uden for forskningsområdet.

En meget speciel sygdom, der har sit oprindelse i methylering, er ICF-syndrom. Der er en mutation i DNA-methyltransferase, det enzym, der kobler methylgrupperne til nukleotiderne. Som et resultat er der en under-methylering af DNA'et hos dem, der er berørt. Resultatet er gentagne infektioner på grund af en immunmangel. Derudover kan kort status og manglende trivsel forekomme.