Metylácia je chemický proces, pri ktorom sa metylová skupina prenáša z jednej molekuly na druhú. Pri metylácii DNA sa metylová skupina spája s konkrétnou časťou DNA, čím sa mení stavebný kameň genetického materiálu.
Čo je to metylácia DNA?
Pri metylácii DNA sa metylová skupina spája s konkrétnou časťou DNA, a tým mení stavebný kameň genetického materiálu. Pri metylácii DNA sa metylová skupina viaže na špecifické nukleotidy DNA. DNA, tiež známa ako deoxyribonukleová kyselina, je nositeľom genetickej informácie. Pomocou informácií uložených v DNA proteíny môžu byť vyrobené. Štruktúra DNA zodpovedá štruktúre lanového rebríka, pričom pramene lanového rebríka sú skrútené v špirálovitom vzore a vytvárajú takzvanú štruktúru dvojitej špirály. Bočné časti lanového rebríka sú tvorené z cukor a fosfát zvyšky. Príčky lanového rebríka predstavujú organické základy, základy DNA sa nazývajú adenín, cytozín, guanín a tymín. Dva základy každý sa spojte ako pár a vytvorte priečku rebríka. Každý pár báz je tvorený dvoma komplementárnymi bázami: adenín a tymín a cytozín a guanín. Nukleotid je molekula vytvorená z a fosfátsa cukora základný komponent. Počas metylácie DNA, špeciálne enzýmy, metyltransferázy, naviazajú metylovú skupinu na základný cytozín. Takto vzniká metylcytozín.
Funkcia a úloha
Metylácie DNA sa považujú za markery, ktoré umožňujú bunke používať alebo nepoužívať určité oblasti DNA. Predstavujú mechanizmus pre gen nariadenia. Preto by sa dali nazvať aj vypínačmi, pretože metylácia bázy vo väčšine prípadov zabráni kopírovaniu postihnutých gen z prepisu DNA. Metylácia DNA zaisťuje, že DNA sa dá použiť rôznymi spôsobmi bez zmeny samotnej sekvencie DNA. Metylácia vytvára nové informácie o genóme, tj o genetickom materiáli. Toto sa označuje ako epigenóm a proces Epigenetika. Epigenóm je vysvetlením skutočnosti, že identická genetická informácia môže generovať rôzne bunky. Napríklad ľudské kmeňové bunky môžu spôsobiť vznik širokej škály tkanív. Z jednej vajíčkovej bunky môže dokonca vzniknúť celý človek. O tom, akú formu a funkciu preberá, rozhoduje epigenóm bunky. Značené gény tak bunke ukazujú, čo pre to má robiť. Svalová bunka používa iba označené časti DNA, ktoré sú relevantné pre jej prácu. Rovnako aj nervové bunky, srdce bunky alebo bunky pľúca. Značenie metylovými skupinami je flexibilné. Môžu byť odstránené alebo presunuté. Takto by bola predtým deaktivovaná časť DNA opäť aktívna. Táto flexibilita je nevyhnutná, pretože medzi genómom a prostredím existuje neustále vzájomné pôsobenie. Metylácia DNA zachytáva tieto vplyvy prostredia. Metylácie DNA môžu byť tiež stabilné a dedia sa z jednej generácie buniek na druhú. Teda v zdravom tele iba slezina bunky môžu byť kedykoľvek vyrobené v slezine. To zaručuje, že príslušný orgán môže plniť svoje úlohy. Epigenetické zmeny sa však môžu prenášať nielen z jednej bunky do nasledujúcej, ale aj z jednej generácie na druhú. Napríklad červy dedia imunitu na niektoré vírusy prostredníctvom metylácie DNA.
Choroby a choroby
Patologické zmeny v epigenóme boli doteraz zistené u mnohých chorôb a boli identifikované ako príčina chorôb v oblasti imunológie, neurológie a najmä onkológie. V tkanivách postihnutých rakovina, defekty v epigenóme sú takmer vždy zjavné okrem defektov v sekvencii DNA ako takých. U nádorov sa často pozoruje abnormálny vzorec metylácie DNA. Metylácia sa môže zvýšiť alebo znížiť. Oba majú pre bunku ďalekosiahle následky. V prípade zvýšenej metylácie, tj. Hypermetylácie, môžu byť deaktivované takzvané tumor supresorové gény. Gény potlačujúce nádory riadia bunkový cyklus a môžu indukovať programovanú bunkovú smrť poškodenej bunky, ak hrozí bunková degenerácia. Ak sú nádorové supresorové gény neaktívne, môžu sa nádorové bunky nerušene množiť. V prípade zníženej lokálnej metylácie (hypometylácie) môžu byť nežiaduce aktivované škodlivé prvky DNA. V prípade nesprávneho označenia metylovými skupinami sa to označuje aj ako epimutácia. To vedie k nestabilite genómu. Ukázalo sa, že niektoré karcinogénne látky interferujú s metylačným procesom v bunkách. Zmeny v metylačných vzorcoch sa líšia od rakovina pacientovi s rakovinou. Napríklad pacient s pečeň rakovina má iné metylačné vzorce ako pacient s prostaty rakovina. Vedci sú čoraz viac schopní klasifikovať nádory na základe metylačných vzorcov. Vedci môžu tiež povedať, ako ďaleko nádor pokročil a v najlepšom prípade ako sa dá liečiť. Analýza metylácie DNA ako diagnostickej a terapeutickej metódy však ešte nie je úplne rozvinutá, takže bude trvať ešte niekoľko rokov, kým sa metódy skutočne použijú mimo oblasti výskumu. Veľmi špecifickým ochorením, ktoré má pôvod v metylácii, je ICF syndróm. Je to spôsobené mutáciou v DNA metyltransferáze, enzýme, ktorý spája metylové skupiny s nukleotidmi. To u postihnutých jedincov vedie k nedostatočnej metylácii DNA. Výsledkom sú opakujúce sa infekcie spôsobené imunodeficiencie, Navyše, krátka postava a môže sa vyskytnúť neúspech.
