ความแตกต่างระหว่าง DNA และ Histone Methylation

2024 ผู้เขียน: Alex Aldridge | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 13:51

ความแตกต่างที่สำคัญ – DNA vs Histone Methylation

เมทิลเลชั่นเป็นกระบวนการทางชีววิทยาโดยที่กลุ่มเมทิล (CH_{3) ถูกเติมลงในโมเลกุลและดัดแปลงเพื่อเพิ่มหรือยับยั้งการทำงานของมัน ในบริบทของพันธุกรรม เมทิลเลชั่นสามารถเกิดขึ้นได้สองระดับ: DNA methylation และ histone methylation กระบวนการทั้งสองส่งผลโดยตรงต่อกระบวนการถอดรหัสยีนและควบคุมการแสดงออกของยีน ใน DNA methylation จะมีการเติมกลุ่มเมธิลลงใน cytosine หรือ adenine nucleotide ของโมเลกุล DNA ซึ่งปรับเปลี่ยนการตกค้างของนิวคลีโอไทด์ทั้งสองเพื่อยับยั้งการทำงานของการถอดรหัสยีนและป้องกันการแสดงออกของยีนในฮิสโตนเมทิลเลชัน กลุ่มเมทิลจะถูกเติมลงในกรดอะมิโนของโปรตีนฮิสโตน นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่าง DNA และ histone methylation}

DNA Methylation คืออะไร

กระบวนการ epigenetic โดยที่กลุ่มเมทิลถูกเติมลงในโมเลกุลดีเอ็นเอเพื่อควบคุมการแสดงออกของยีนเรียกว่า DNA methylation DNA methylation ไม่ได้เปลี่ยนแปลงลำดับของ DNA แต่ส่งผลต่อการทำงานของ DNA กระบวนการนี้จำเป็นสำหรับการพัฒนาตามปกติของสิ่งมีชีวิตและเชื่อมโยงกับกระบวนการที่สำคัญหลายอย่างของร่างกาย ซึ่งรวมถึงการรักษาเสถียรภาพของโครโมโซม การพัฒนาของตัวอ่อน การเกิดมะเร็ง การแก่ตัว การหยุดทำงานของโครโมโซม x- และการกดขี่ขององค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้ เมื่อกระบวนการเมทิลเลชั่นเกิดขึ้นที่บริเวณโปรโมเตอร์ของยีน กระบวนการนี้จะเกี่ยวข้องกับการปราบปรามการถอดรหัสของยีน โมเลกุลดีเอ็นเอประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สี่ชนิด (04) ได้แก่ อะดีนีน กัวนีน ไทมีน และไซโตซีน จากเบสทั้งสี่ของ DNA, adenine และ cytosine สามารถถูกเมทิลเลตได้ในระหว่างการทำ DNA methylation หมู่เมทิลจะถูกเติมเข้าไปในคาร์บอน 5^{th ของวงแหวนไซโตซีนเพื่อเปลี่ยนเบสของไซโตซีนเป็น 5-methylcytosine กระบวนการดัดแปลงสารตกค้างของไซโตซีนนี้ถูกกระตุ้นโดยเอนไซม์ที่เรียกว่า DNA methyltransferase เบสไซโตซีนที่ดัดแปลงแล้วจะอยู่ถัดจากเบสกวานีน ดังนั้น ในโครงสร้างเกลียวคู่ของ DNA ฐานของไซโตซีนที่ถูกดัดแปลงจึงมีอยู่ในแนวทแยงซึ่งกันและกันบนสาย DNA ตรงข้าม}

รูปที่ 01: DNA methylation

Adenine methylation เป็นกระบวนการที่พบในพืช แบคทีเรีย และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม DNA methylation ของพืชและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ พบได้ในบริบทของลำดับที่แตกต่างกันสามแบบ พวกมันคือ CG, CHH และ CHG โดยที่ H หมายถึง Adenine, Thymine หรือ Cytosine

ฮิสโตนเมทิลเลชั่นคืออะไร

ฮิสโตนเป็นโปรตีนที่สร้างนิวคลีโอโซม ซึ่งเป็นหน่วยโครงสร้างของโครโมโซมยูคาริโอต นิวคลีโอโซมพันรอบเกลียวคู่ของ DNA ซึ่งส่งผลให้เกิดการก่อตัวของโครโมโซม Histone methylation เป็นกระบวนการที่ถ่ายโอนหมู่เมทิลไปยังกรดอะมิโนของโปรตีนฮิสโตน ดีเอ็นเอมีบาดแผลรอบๆ โปรตีนฮิสโตนที่เหมือนกันสองชุดซึ่งเรียกว่าโปรตีนออคทาเมอร์ โปรตีนฮิสโตนสี่ประเภท (แต่ละสำเนาสองชุด) ที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวนี้คือ H2A, H2b, H3 และ H4 โปรตีนฮิสโตนทั้งสี่ประเภทนี้ประกอบด้วยส่วนต่อท้าย ส่วนต่อท้ายเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นเป้าหมายของการดัดแปลงนิวคลีโอโซมโดยเมทิเลชัน การกระตุ้นและการหยุดทำงานของ DNA ขึ้นอยู่กับส่วนที่เหลือของหางที่ถูก methylated และความสามารถของ methylation อย่างมาก

รูปที่ 02: Histone Methylation

เมทิลเลชันของฮิสโตนส่งผลโดยตรงต่อการถอดรหัสยีน มันมีความสามารถในการเพิ่มหรือลดกระบวนการซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดของกรดอะมิโนในโปรตีนฮิสโตนที่จะทำการเมทิลและจำนวนกลุ่มเมทิลที่ติดอยู่ กระบวนการถอดความได้รับการปรับปรุงเนื่องจากปฏิกิริยาเมทิลเลชั่นที่ทำให้พันธะระหว่างหางของฮิสโตนและ DNA อ่อนแอลง สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการเปิดใช้งานกระบวนการคลายเกลียวของ DNA จากนิวคลีโอโซม ซึ่งอำนวยความสะดวกในการทำงานร่วมกันระหว่างปัจจัยการถอดรหัส โพลีเมอเรส และ DNA กระบวนการนี้เป็นขั้นตอนที่สำคัญในการควบคุมการแสดงออกของยีนและส่งผลให้มีการแสดงออกของยีนที่แตกต่างกันโดยเซลล์ต่างๆ เมทิลเลชันของโปรตีนฮิสโตนเกิดขึ้นบนเรซิดิวหาง ส่วนใหญ่มักพบในไลซีน (K) เรซิดิวของหางฮิสโตนของ H3 และ H4 และอาร์จินีน (R) ด้วยเช่นกัน ไลซีนและอาร์จินีนเป็นกรดอะมิโน ฮิสโตน เมทิลทรานสเฟอเรสเป็นเอนไซม์ที่ใช้ในการถ่ายโอนหมู่เมทิลไปยังไลซีนและอาร์จินีน ซึ่งเป็นส่วนหางของโปรตีนฮิสโตน H3 และ H4

DNA และ Histone Methylation มีความคล้ายคลึงกันอย่างไร

ในทั้งสองกระบวนการ เพิ่มหมู่เมทิล

DNA และ Histone Methylation แตกต่างกันอย่างไร

DNA กับ Histone Methylation
การเติมหมู่เมทิลในไซโตซีนหรืออะดีนีนนิวคลีโอไทด์ของโมเลกุล DNA เรียกว่า DNA methylation	การถ่ายโอนหมู่เมทิลไปยังกรดอะมิโนของโปรตีนฮิสโตนเรียกว่าฮิสโตนเมทิลเลชั่น
ตัวเร่งปฏิกิริยา
การเติมหมู่เมทิลเข้าไปในไซโตซีนที่ตกค้างจะถูกเร่งปฏิกิริยาโดย DNA methyltransferase	ปฏิกิริยาที่ถ่ายโอนหมู่เมทิลไปยังกรดอะมิโนของโปรตีนฮิสโตนนั้นถูกเร่งปฏิกิริยาโดยฮิสโตนเมทิลทรานสเฟอเรส
Function
ถ้า DNA methylation เกิดขึ้นในบริเวณโปรโมเตอร์ของยีน มันจะไปยับยั้งการถอดรหัสของยีนและป้องกันการแสดงออกของยีน	หากเกิดฮิสโตนเมทิลเลชั่น มันจะส่งเสริมการคลายเกลียวของ DNA จากนิวคลีโอโซมที่ห่อหุ้ม และอำนวยความสะดวกในการทำงานร่วมกันของปัจจัยการถอดรหัสและโพลีเมอเรสกับ DNA และปรับปรุงกระบวนการถอดรหัสยีน

สรุป – DNA vs Histone Methylation

เมทิลเลชั่นเป็นกระบวนการที่กลุ่มเมทิลถูกเติมลงในโมเลกุลเช่น DNA หรือโปรตีน ในบริบทของพันธุกรรม DNA methylation และ histone methylation ส่งผลโดยตรงต่อการควบคุมการถอดรหัสของยีนและควบคุมการแสดงออกของยีนของเซลล์ ปฏิกิริยาของ DNA methylation และ histone methylation นั้นถูกเร่งโดย DNA และ histone methyltransferase ตามลำดับเมื่อเติมหมู่เมทิลลงใน DNA จะเรียกว่า DNA methylation และเมื่อกลุ่มเมทิลถูกเติมลงในกรดอะมิโนของโปรตีนฮิสโตน จะเรียกว่าฮิสโตนเมทิลเลชัน นี่คือความแตกต่างระหว่าง DNA และ histone methylation

ดาวน์โหลดไฟล์ PDF ของ DNA และ Histone Methylation

คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์ PDF ของบทความนี้และใช้เพื่อวัตถุประสงค์ออฟไลน์ตามหมายเหตุอ้างอิง โปรดดาวน์โหลดไฟล์ PDF ที่นี่ ความแตกต่างระหว่าง DNA และ Histone Methylation