Metilēšana ir ķīmisks process, kurā metilgrupa tiek pārnesta no vienas molekulas uz otru. DNS metilēšanas laikā metilgrupa savienojas pārī ar noteiktu DNS daļu, tādējādi mainot ģenētiskā materiāla veidojošo elementu.
Kas ir DNS metilēšana?
DNS metilēšanas laikā metilgrupa savienojas ar noteiktu DNS daļu, tādējādi mainot ģenētiskā materiāla celtniecības elementu. DNS metilēšanā metilgrupa piesaista specifiskus DNS nukleotīdus. DNS, pazīstams arī kā dezoksiribonukleīnskābe, ir ģenētiskās informācijas nesējs. Ar DNS glabātās informācijas palīdzību proteīni var ražot. DNS struktūra atbilst virvju kāpnēm, kur virvju kāpņu virzieni ir savīti spirālveida veidā, veidojot tā saukto dubultās spirāles struktūru. Virvju kāpņu sānu daļas ir veidotas no cukurs un fosfāts atliekas. Virvju kāpņu pakāpieni ir organiski bāzes. bāzes DNS sauc par adenīnu, citozīnu, guanīnu un timīnu. Divas bāzes katrs savieno kā pāri, lai izveidotu virvju kāpņu pakāpienu. Katru bāzes bāzi veido divas komplementāras bāzes: Adenīns un Timīns, un Citozīns un Guanīns. Nukleotīds ir molekula, kas veidojas no a fosfāts, cukurs, un bāzes komponents. DNS metilēšanas laikā īpašs fermenti, metiltransferāzes, pievieno metilgrupu bāzes citozīnam. Tā veidojas metilcitozīns.
Funkcija un uzdevums
DNS metilācijas tiek uzskatītas par marķieriem, kas ļauj šūnai izmantot vai neizmantot noteiktus DNS apgabalus. Tie pārstāv mehānismu gēns regulējumu. Tāpēc tos varētu saukt arī par ieslēgšanas / izslēgšanas slēdžiem, jo bāzes metilēšana vairumā gadījumu novērš skarto kopiju gēns no DNS transkripcijas. DNS metilēšana nodrošina, ka DNS var izmantot dažādos veidos, nemainot pašu DNS secību. Metilēšana rada jaunu informāciju par genomu, ti, ģenētisko materiālu. To sauc par epigenomu un tā procesu epigenetics. Epigenoms ir izskaidrojums faktam, ka identiska ģenētiskā informācija var radīt dažādas šūnas. Piemēram, cilvēka cilmes šūnas var izraisīt visdažādākos audus. Viena olšūna var izraisīt pat veselu cilvēku. Šūnas epigenoms izlemj, kuru formu un funkciju tā uzņemas. Tādējādi iezīmētie gēni parāda šūnu, kas tai jādara. Muskuļu šūna izmanto tikai iezīmētās DNS sadaļas, kas ir būtiskas tās darbam. Tā dara arī nervu šūnas, sirds šūnas vai plaušu. Metilgrupu marķējums ir elastīgs. Tos var noņemt vai pārvietot. Tas padarītu iepriekš deaktivēto DNS sekciju atkal aktīvu. Šī elastība ir nepieciešama, jo pastāv pastāvīga mijiedarbība starp genomu un vidi. DNS metilēšana uztver šīs vides ietekmes. DNS metilācijas var būt arī stabilas un tiek pārmantotas no vienas šūnu paaudzes uz nākamo. Tādējādi veselīgā ķermenī tikai liesa šūnas jebkad var ražot liesā. Tas nodrošina, ka attiecīgā orgāna var izpildīt savus uzdevumus. Tomēr epigenētiskās izmaiņas var pārnest ne tikai no vienas šūnas uz nākamo, bet arī no vienas paaudzes uz nākamo. Tārpi, piemēram, manto imunitāti pret dažiem vīrusi izmantojot DNS metilēšanu.
Slimības un kaites
Patoloģiskas izmaiņas epigenomā līdz šim ir atklātas daudzās slimībās, un tās ir identificētas kā slimību cēlonis imunoloģijas, neiroloģijas un it īpaši onkoloģijas jomā. Audos, kurus skārusi vēzis, epigenoma defekti gandrīz vienmēr ir redzami papildus defektiem DNS secībā per se. Audzējos bieži novēro patoloģisku DNS metilēšanas modeli. Metilēšanu var palielināt vai samazināt. Abiem ir tālejošas sekas šūnā. Paaugstinātas metilēšanas, ti, hipermetilācijas gadījumā var deaktivizēt tā sauktos audzēja nomācošos gēnus. Audzēja nomācošie gēni kontrolē šūnu ciklu un var izraisīt ieprogrammētu bojātās šūnas šūnu nāvi, ja nenovēršama ir šūnu deģenerācija. Ja audzēja nomācošie gēni ir neaktīvi, audzēja šūnas var netraucēti vairoties. Samazinātas vietējās metilēšanas (hipometilēšanas) gadījumā netīši var aktivizēt kaitīgus DNS elementus. Nepareizas metilgrupu marķēšanas gadījumā to sauc arī par epimutāciju. Tas noved pie genoma nestabilitātes. Ir pierādīts, ka dažas kancerogēnas vielas traucē metilēšanas procesu šūnās. Metilēšanas modeļu izmaiņas atšķiras no vēzis pacients vēža slimniekam. Piemēram, pacients ar aknas vēzis ir atšķirīgi metilēšanas modeļi nekā pacientam ar Prostatas vēzis. Pētnieki arvien vairāk spēj audzējus klasificēt, pamatojoties uz metilēšanas modeļiem. Pētnieki var arī pateikt, cik tālu audzējs ir progresējis, un labākajā gadījumā, kā to var ārstēt. Tomēr DNS metilēšanas kā diagnostikas un terapeitiskās metodes analīze vēl nav pilnībā izstrādāta, tāpēc būs jāpaiet vairākiem gadiem, pirms metodes faktiski tiks izmantotas ārpus pētījumu jomas. Ļoti specifiska slimība, kuras izcelsme ir metilācija, ir ICF sindroms. To izraisa DNS metiltransferāzes - fermenta, kas savieno metilgrupas ar nukleotīdiem, mutācija. Tas izraisa nepietiekamu DNS metilēšanu skartajiem indivīdiem. Rezultāts ir atkārtotas infekcijas, ko izraisa imūndeficīts. Papildus, īss augums un var rasties neveiksme zelt.
