Sự khác biệt chính - DNA và Histone Methylation
Methyl hóa là quá trình sinh học trong đó nhóm metyl (CH3) được thêm vào phân tử và được sửa đổi để tăng cường hoặc kìm hãm hoạt động của nó. Trong bối cảnh di truyền, quá trình methyl hóa có thể xảy ra ở hai mức 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 metyl hóa DNA, một nhóm metyl được thêm vào nucleotide cytosine hoặc adenine của phân tử DNA, điều này làm thay đổi các gốc hai nucleotide để ngăn chặn chức năng phiên mã gen và ngăn chặn sự biểu hiện của gen. Trong quá trình metyl hóa histone, một nhóm metyl được thêm vào các axit amin của protein histone. Đây là điểm khác biệt chính giữa quá trình methyl hóa DNA và histone.
DNA Methyl hóa là gì?
Quá trình biểu sinh trong đó các nhóm metyl được thêm vào phân tử ADN để kiểm soát sự biểu hiện của gen được gọi là quá trình metyl hóa ADN. Sự methyl hóa DNA không làm thay đổi trình tự của DNA nhưng ảnh hưởng đến hoạt động của DNA. Quá trình này cần thiết cho sự phát triển bình thường của một sinh vật và có liên quan đến nhiều quá trình quan trọng của cơ thể, bao gồm bảo tồn sự ổn định của nhiễm sắc thể, phát triển phôi, sinh ung thư, lão hóa, bất hoạt nhiễm sắc thể x và ức chế các yếu tố chuyển vị. Khi quá trình metyl hóa xảy ra tại vùng khởi động của gen, nó sẽ tham gia vào quá trình sao mã gen. Một phân tử DNA bao gồm sự kết hợp của bốn (04) nucleotide: adenin, guanin, thymine và cytosine. Trong số bốn cơ sở của DNA, adenine và cytosine có thể được methyl hóa. Trong quá trình methyl hóa DNA, một nhóm methyl được thêm vào carbon thứ 5thứcủa vòng cytosine để chuyển đổi base cytosine thành 5-methylcytosine. Quá trình sửa đổi dư lượng cytosine này được xúc tác bởi một loại enzyme được gọi là DNA methyltransferase. Một cơ sở cytosine biến đổi có bên cạnh một cơ sở guanin. Do đó, trong cấu trúc xoắn kép của DNA, các gốc cytosine đã được sửa đổi có mặt chéo với nhau trên các sợi DNA đối diện.
Hình 01: Sự metyl hóa DNA
Quá trình methyl hóa adenine 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. Chúng là CG, CHH và CHG, trong đó H ám chỉ Adenine, Thymine hoặc Cytosine.
Histone Methylation là gì?
Histone là một loại protein tạo nên nucleosome, là đơn vị cấu trúc của nhiễm sắc thể sinh vật nhân thực. Nhiễm sắc thể bao bọc xung quanh chuỗi xoắn kép DNA, kết quả là hình thành các nhiễm sắc thể. Methyl hóa histone là một quá trình chuyển các nhóm methyl đến các axit amin của protein histone. DNA được quấn quanh hai tập hợp các protein histone giống hệt nhau được gọi là một octamer protein. Bốn loại protein histone (mỗi loại có hai bản sao) tham gia vào quá trình hình thành này là H2A, H2b, H3 và H4. Bốn loại protein histone này bao gồm một phần mở rộng đuôi. Những phần mở rộng đuôi này hoạt động như mục tiêu của sự biến đổi nucleosome bằng cách methyl hóa. Sự hoạt hóa và bất hoạt của DNA phụ thuộc rất nhiều vào phần đuôi được metyl hóa và khả năng metyl hóa của nó.
Hình 02: Quá trình methyl hóa histone
Metyl hóa histon ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phiên mã của gen. Nó có khả năng làm tăng hoặc giảm quá trình, điều này phụ thuộc vào loại axit amin trong protein histone sẽ được metyl hóa và vào số lượng nhóm metyl được gắn vào. Quá trình phiên mã được tăng cường do một số phản ứng methyl hóa làm suy yếu các liên kết có giữa các đuôi histone và DNA. Điều này xảy ra do cho phép quá trình giải phóng 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 phần đuôi, phổ biến nhất là trên phần đuôi lysine (K) của phần 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, phần đuôi của protein histone H3 và H4.
Sự giống nhau giữa DNA và Histone Methylation là gì?
Trong cả hai quy trình, các nhóm metyl được thêm vào
Sự khác biệt giữa DNA và Histone Methyl hóa là gì?
DNA so với Histone Methylation |
|
| Việc bổ sung một nhóm metyl vào các nucleotit cytosine hoặc adenin của một phân tử DNA được gọi là sự metyl hóa DNA. | Việc chuyển các nhóm metyl đến các axit amin của protein histone được gọi là quá trình metyl hóa histon. |
| Chất xúc tác | |
| Việc bổ sung nhóm metyl vào cặn cytosine được xúc tác bởi DNA methyltransferase. | Phản ứng chuyển các nhóm metyl 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 quá trình phiên mã của gen và ngăn chặn sự biểu hiện của gen. | Nếu quá trình methyl hóa histone xảy ra, nó sẽ thúc đẩy việc giải phóng DNA từ nucleosome được bao bọc 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 - DNA vs Histone Methylation
Methyl hóa là một quá trình mà một nhóm metyl được thêm vào một phân tử như DNA hoặc protein. Trong bối cảnh di truyền, sự methyl hóa DNA và sự methyl hóa histone ảnh hưởng trực tiếp đến việc 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 lần lượt được xúc tác bởi DNA và histone methyltransferase. Khi một nhóm methyl được thêm vào DNA, nó được gọi là sự methyl hóa DNA và khi một nhóm methyl được thêm vào các axit amin của protein histone, nó được gọi là sự methyl hóa histone. Đây là sự khác biệt giữa quá trình methyl hóa DNA và histone.
Tải xuống Phiên bản PDF của DNA và Histone Methylation
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 DNA và Histone Methylation
