Sự khác biệt giữa Methyl hóa DNA và histone

Sự khác biệt chính - Quá trình methyl hóa DNA và Histone
 

Methyl hóa là quá trình sinh học mà một nhóm methyl (CH₃) được thêm vào một phân tử và sửa đổi để tăng cường hoặc kìm nén hoạt động của nó. Trong bối cảnh di truyền, quá trình methyl hóa có thể xảy ra ở hai cấp độ: methyl hóa DNA và methyl hóa histone. Cả hai quá trình đều ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phiên mã của gen và kiểm soát sự biểu hiện của gen. Trong quá trình methyl hóa DNA, một nhóm methyl được thêm vào cytosine hoặc adenine nucleotide của phân tử DNA, điều chỉnh hai dư lượng nucleotide để ức chế chức năng phiên mã gen và ngăn chặn sự biểu hiện của gen. Trong quá trình methyl hóa histone, một nhóm methyl được thêm vào các axit amin của protein histone. Đây là sự khác biệt chính giữa methyl hóa DNA và histone.

NỘI DUNG

1. Tổng quan và sự khác biệt chính
2. Methyl hóa DNA là gì
3. Methyl hóa methyl là gì
4. Điểm tương đồng giữa Methyl hóa và histone
5. So sánh cạnh nhau - Methyl hóa DNA và histone ở dạng bảng
6. Tóm tắt

Methyl hóa DNA là gì?

Quá trình biểu sinh bằng cách các nhóm methyl được thêm vào phân tử DNA để kiểm soát sự biểu hiện của gen được gọi là methyl hóa DNA. Quá trình methyl hóa DNA không làm thay đổi trình tự DNA nhưng ảnh hưởng đến hoạt động của DNA. Quá trình này là cần thiết cho sự phát triển bình thường của một sinh vật và được liên kết với nhiều quá trình quan trọng của cơ thể bao gồm bảo tồn sự ổn định nhiễm sắc thể, phát triển phôi, gây ung thư, lão hóa, bất hoạt nhiễm sắc thể và ức chế các yếu tố chuyển vị. Khi quá trình methyl hóa xảy ra ở một vùng khởi động của gen, nó có liên quan đến sự ức chế phiên mã gen. Một phân tử DNA bao gồm sự kết hợp của bốn (04) nucleotide: adenine, guanine, thymine và cytosine. Trong số bốn cơ sở của DNA, adenine và cytosine có thể bị methyl hóa. Trong quá trình methyl hóa DNA, một nhóm methyl được thêm vào 5^{thứ tự} carbon của vòng cytosine để chuyển đổi cơ sở cytosine thành 5-methylcytosine. Quá trình biến đổi dư lượng cytosine này được xúc tác bởi một enzyme có tên là DNA methyltransferase. Một cơ sở cytosine đã được sửa đổi có mặt bên cạnh một cơ sở guanine. Do đó, trong cấu trúc xoắn kép của DNA, các bazơ cytosine bị biến đổi có mặt theo đường chéo với nhau trên các chuỗi DNA đối diện.

Hình 01: methyl hóa DNA

Methyl hóa adenine là quá trình được tìm thấy trong thực vật, vi khuẩn và động vật có vú. Quá trình methyl hóa DNA của thực vật và các sinh vật khác được tìm thấy trong ba bối cảnh trình tự khác nhau. Họ là CG, CHH và CHG, trong đó H đề cập đến Adenine, Thymine hoặc Cytosine.

Methyl hóa là gì?

Histone là một protein tạo nên nucleosome, là đơn vị cấu trúc của nhiễm sắc thể nhân chuẩn. Các nucleosome bao bọc xung quanh chuỗi xoắn kép DNA dẫn đến sự hình thành nhiễm sắc thể. Quá trình methyl hóa histone là một quá trình chuyển các nhóm methyl thành các axit amin của protein histone. DNA được quấn quanh hai bộ protein histone giống hệt nhau được gọi là octamer protein. Bốn loại protein histone (hai bản sao mỗi loại) liên quan đến sự hình thành này là H2A, H2b, H3 và H4. Bốn loại protein histone này bao gồm một phần mở rộng đuôi. Các phần mở rộng đuôi này hoạt động như các mục tiêu của sửa đổi nucleosome bằng cách methyl hóa. Việc kích hoạt và bất hoạt DNA phụ thuộc rất lớn vào dư lượng đuôi được methyl hóa và khả năng methyl hóa của nó.

Hình 02: Methyl hóa methyl

Sự methyl hóa histone ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phiên mã của gen. Nó có khả năng tăng hoặc giảm quá trình, điều này phụ thuộc vào loại axit amin trong protein histone sẽ bị methyl hóa và vào số lượng nhóm methyl được gắn vào. Quá trình phiên mã được tăng cường do một số phản ứng methyl hóa làm suy yếu các liên kết có mặt giữa đuôi histone và DNA. Điều này xảy ra do cho phép quá trình giải nén DNA từ nucleosome tạo điều kiện cho sự tương tác giữa các yếu tố phiên mã, polymerase và DNA. Quá trình này là một bước quan trọng trong việc điều chỉnh biểu hiện gen và dẫn đến sự biểu hiện của các gen khác nhau bởi các tế bào khác nhau. Quá trình methyl hóa protein histone xảy ra trên dư lượng đuôi, phổ biến nhất là dư lượng lysine (K) của đuôi histone của H3 và H4 và cả trên arginine (R). Lysine và arginine là các axit amin. Histone methyltransferase là một enzyme được sử dụng để chuyển các nhóm methyl thành lysine và arginine, dư lượng đuôi của protein histone H3 và H4.

Sự giống nhau giữa Methyl hóa và histone?

• Trong cả hai quá trình, các nhóm methyl được thêm vào.

Sự khác biệt giữa Methyl hóa DNA và histone là gì?

Quá trình methyl hóa DNA và histone
Bổ sung một nhóm methyl vào các nucleotide cytosine hoặc adenine của phân tử DNA được gọi là methyl hóa DNA.	Chuyển các nhóm methyl thành các axit amin của protein histone được gọi là methyl hóa histone.
Chất xúc tác
Việc bổ sung nhóm methyl vào dư lượng cytosine được xúc tác bởi DNA methyltransferase.	Phản ứng chuyển các nhóm methyl thành axit amin của protein histone được xúc tác bởi histone methyltransferase.
Chức năng
Nếu quá trình methyl hóa DNA xảy ra trong vùng khởi động của gen, nó sẽ ngăn chặn sự phiên mã của gen và ngăn chặn sự biểu hiện gen.	Nếu quá trình methyl hóa histone xảy ra, nó thúc đẩy quá trình tách DNA khỏi nucleosome và tạo điều kiện cho sự tương tác của các yếu tố phiên mã và polymerase với DNA và tăng cường quá trình phiên mã gen.

Tóm tắt - Quá trình methyl hóa DNA và Histone

Methyl hóa là một quá trình mà một nhóm methyl được thêm vào một phân tử như DNA hoặc protein. Trong bối cảnh di truyền, quá trình methyl hóa DNA và methyl hóa histone ảnh hưởng trực tiếp đến sự điều hòa phiên mã của gen và kiểm soát sự biểu hiện gen của tế bào. Các phản ứng methyl hóa DNA và methyl hóa histone được xúc tác bởi DNA và histone methyltransferase, tương ứng. Khi một nhóm methyl được thêm vào DNA, nó được gọi là methyl hóa DNA và khi một nhóm methyl được thêm vào axit amin của protein histone, nó được gọi là methyl hóa histone. Đây là sự khác biệt giữa methyl hóa DNA và histone.

Tải xuống phiên bản PDF của Methyl hóa DNA và Histone

Bạn có thể tải xuống phiên bản PDF của bài viết này và sử dụng nó cho mục đích ngoại tuyến theo ghi chú trích dẫn. Vui lòng tải xuống phiên bản PDF tại đây Sự khác biệt giữa Methyl hóa DNA và Histone

Người giới thiệu:

1. Rose, Nathan R. và Robert J. Klose. Hiểu về mối quan hệ giữa methyl hóa DNA và methyl hóa lysine histone. Biochimica et Biophysica Acta, Elsevier Pub. Co, tháng 12 năm 2014, Có sẵn ở đây. Truy cập ngày 29 tháng 8 năm 2017
2. Kondo, Yutaka. Cuộc trò chuyện chéo giữa các biểu sinh giữa DNA methyl hóa và sửa đổi histone ở người hủy bỏ. Tạp chí Y học Yonsei, Đại học Y Y Đại học Yonsei, ngày 31 tháng 8 năm 2009, Có sẵn tại đây. Truy cập ngày 29 tháng 8 năm 2017

Hình ảnh lịch sự:

1. methyl hóa DNA DNA của Mariuswalter - Công việc riêng (CC BY-SA 4.0) qua Wikimedia Commons
2. Hình 16 03 02 02 bởi CNX OpenStax (CC BY 4.0) qua Commons Wikimedia