DNA-metylering

Metylering er en kjemisk prosess der en metylgruppe overføres fra et molekyl til et annet molekyl. I DNA-metylering En metylgruppe kobles til en viss del av DNAet og endrer dermed en byggestein av arvestoffet.

Hva er DNA-metylering?

Ved DNA-metylering knyttes en metylgruppe til visse nukleotider i DNA. DNA, også kjent som DNA eller deoksyribonukleinsyre, er bærer av genetisk informasjon. Ved hjelp av informasjonen som er lagret i DNA, kan proteiner produseres.

Strukturen til DNA tilsvarer strukturen til en taustige, hvorved stengene til taustigen er vridd på en spiralformet måte, og skaper en såkalt dobbel helixstruktur. Sidedelene av taustigen er laget av sukker og fosfatrester. Rungene på taustigen representerer organiske baser. DNA-basene er adenin, cytosin, guanin og timin.

To baser kobles sammen som et par for å danne en taustige. Baseparene er hver dannet av to komplementære baser: adenin og timin samt cytosin og guanin. Et nukleotid er et molekyl som er dannet av et fosfat, et sukker og en basekomponent. Ved DNA-metylering knytter spesielle enzymer, metyltransferaser, en metylgruppe til basecytosin. Slik blir metylcytosin opprettet.

Funksjon & oppgave

DNA-metyleringene betraktes som markører som gjør det mulig for cellen å bruke visse områder av DNAet eller ikke å bruke dem. De representerer en mekanisme for genregulering. Man kan derfor også kalle dem en av / på-bryter, siden metylering av en base i de fleste tilfeller forhindrer en kopi av det berørte genet under transkripsjonen av DNA.

DNA-metylering sikrer at DNAet kan brukes på forskjellige måter uten at selve DNA-sekvensen endres. Metylering skaper ny informasjon om genomet, dvs. den genetiske sammensetningen. Man snakker om et epigenom og prosessen med epigenetikk. Epigenomet forklarer hvorfor forskjellige celler kan generere identisk genetisk informasjon. For eksempel kan et bredt utvalg av vevstyper oppstå fra menneskelige stamceller. En hel person kan til og med komme ut av den enkelte eggcelle. Cellens epigenom bestemmer hvilken form og funksjon den tar på seg. De markerte genene viser cellen hva de skal gjøre for den. En muskelcelle bruker bare de markerte delene av DNA som er relevante for den for sitt arbeid. Nerveceller, hjerteceller eller celler i lungene gjør det samme.

Markeringene av metylgruppene er fleksible. De kan fjernes eller flyttes. Dette ville gjøre det tidligere deaktiverte DNA-segmentet aktivt igjen. Denne fleksibiliteten er nødvendig fordi det er et konstant samspill mellom genomet og miljøet. DNA-metylering tar opp disse miljøpåvirkningene.

DNA-metyleringer kan også være stabile og overføres fra en generasjon celler til den neste. I en sunn kropp er det bare miltceller som noen gang kan utvikle seg i milten. Dette sikrer at det respektive organet kan utføre sine oppgaver.

De epigenetiske endringene kan ikke bare overføres fra en celle til den neste, men også fra en generasjon til den neste. For eksempel arver ormer immunitet mot visse virus gjennom DNA-metylering.

Sykdommer og plager

Patologiske forandringer i epigenomet er så langt påvist ved mange sykdommer og identifisert som årsak til sykdommer innen immunologi, nevrologi og spesielt onkologi.

I vev som er påvirket av kreft, i tillegg til defekter i DNA-sekvensen, er det nesten alltid feil i epigenomet. Et unormalt mønster av DNA-metylering sees ofte i svulster. Metyleringen kan økes eller reduseres. Begge har vidtrekkende konsekvenser for cellen. Med økt metylering, dvs. hypermetylering, kan såkalte tumorundertrykkende gener inaktiveres. Tumorsuppressorgener kontrollerer cellesyklusen og kan utløse programmert celledød av den skadede cellen hvis det er en trussel om celledegenerasjon. Hvis tumorundertrykkende gener er inaktive, kan tumorceller formere seg uhindret.

Med redusert lokal metylering (hypometylering) kan skadelige DNA-elementer aktiveres utilsiktet. Ved feil merking av metylgruppene, snakker man også om en epimutasjon. Dette fører til genominstabilitet.Noen kreftfremkallende stoffer har vist seg å forstyrre metyleringsprosessen i cellene.

Endringene i metyleringsmønstre er forskjellige fra kreftpasient til kreftpasient. En pasient med leverkreft har for eksempel forskjellige metyleringer enn en pasient med prostatakreft. På denne måten er forskere i økende grad i stand til å klassifisere svulster basert på metyleringsmønsteret deres. Forskerne kan også se hvor langt en svulst har kommet og hvordan de best skal behandles. Imidlertid er analysen av DNA-metylering som en diagnostisk og terapeutisk metode ennå ikke fullt utviklet, slik at det vil gå noen år før metodene virkelig kan brukes utenfor forskningsområdet.

En veldig spesiell sykdom som har sitt opphav i metylering er ICF-syndrom. Det er en mutasjon i DNA-metyltransferasen, dvs. enzymet som kobler metylgruppene til nukleotidene. Som et resultat er det en under-metylering av DNA hos de berørte. Konsekvensene er tilbakevendende infeksjoner på grunn av en immunmangel. I tillegg kan kort status og manglende trivsel oppstå.