ההבדל העיקרי בין מתילציה של DNA לאצטילציה של היסטון הוא שמתילציה של DNA מביאה לבסיסי DNA מתיל שמובילים להשבתת גנים, בעוד שאצטילציה של היסטון היא שינוי של חלבוני ההיסטון הקשורים למבנה הנוקלאוזום.
שינויים אפיגנטיים הם שינויים שגורמים לוויסות ביטוי גנים מבלי לגרום לשינוי כלשהו ברצף המקורי של ה-DNA. בהקשר זה, שני שינויים כימיים עיקריים, המתילציה של ה-DNA ושינוי ההיסטון, מתרחשים כדי לגרום לשינויי כיוון ב-DNA, המובילים להפעלה או ביטול של ביטוי גנים.
מהו מתילציה של DNA?
מתילציה של DNA היא שינוי אפיגנטי עיקרי המתרחש בתאים. זה משנה או מווסת את ביטוי הגנים. בתופעה זו, בסיסי DNA עוברים מתילציה בעזרת מתיל טרנספראזות. קבוצות המתיל מועברות מ-S-adenosyl methionine. המתילציה האקראית של בסיסי DNA מובילה להשבתת ביטוי הגנים. כאשר מתילציה של ה-DNA מתרחשת באזורים מווסתים של ה-DNA כגון רצפי הפרומוטור, איי CpG, אלמנטים רגולטוריים פרוקסימליים ומרוחקים, רצפים אלו משתנים, מה שמוביל לאובדן התפקוד של אותם אזורים מווסתים. כתוצאה מכך, גורמי השעתוק לא יתקשרו כצפוי, ומתרחשת אי-אקטיבציה או הורדה של ביטוי גנים ברמת השעתוק. יתר על כן, שינויים אלה ב-DNA גם יפחיתו את הזיקה של RNA פולימראז כדי להישאר יציבה במהלך תהליך השעתוק.
איור 01: מתילציה של DNA
מתילציה של DNA או היפר-מתילציה של אזורי DNA מובילים גם להטבעה גנומית, שהיא תהליך חשוב בהשתקת גנים נבחרים כשיטה לוויסות הביטוי של הגנים. מוטציות מפעילות מתילציה של DNA בגנים. גורמים סביבתיים, מתח, תזונה, אלכוהול וגורמים אקסוגניים אחרים מפעילים גם הם מתילציה של DNA. לדוגמה, דפוס תזונתי ממושך המכיל הרכב גבוה של תורמי מתיל עלול להוביל להיפר-אקטיבציה של מתילציה של DNA בעוד שדפוס תזונתי ממושך המהווה ריכוזים נמוכים מאוד של תורמי מתיל עלול להוביל לדה-מתילציה של DNA.
מהי אצטילציה של היסטון?
שינוי היסטון הוא סוג נוסף של שינוי אפיגנטי שגורם לוויסות גנים.ישנם שינויים כימיים רבים ושונים המתרחשים בחלבוני ההיסטונים השונים הקשורים להיווצרות נוקלאוזומים במהלך הארגון הכרומוזומלי של האיקריוטים. שינויים אלה כוללים זרחון, אצטילציה, מתילציה, גליקוזילציה ו-ubiquitination.
איור 02: אצטילציה של היסטון
אצטילציה של היסטון מתווכת על ידי אנזימי אצטיל טרנספראז המאצילים שאריות חומצות אמינו של תת-יחידות היסטון שונות. שאריות חומצת האמינו ליזין של חלבוני ההיסטון מקבלים אצטילציה בקלות. לאחר אצטילציה, מתרחש דה-קונדנסציה, מה שיוצר מבנה פתוח יותר. זה יאפשר ל-DNA להיחשף יותר עבור הפעלת התעתיק. שינוי אוריינטציוני זה הנגרם על ידי דה-קונדנסציה של מבנה הנוקלאוזום יאפשר לגייס בקלות את RNA פולימראז ואת גורמי השעתוק כדי ליזום שעתוק.לעומת זאת, כאשר מתרחשת דה-אצטילציה של היסטון, מבנה הנוקלאוזום עובר עיבוי, אשר ימנע את הפעלת השעתוק.
מהם הדמיון בין מתילציה של DNA לאצטילציה של היסטון?
- שניהם הם שינויים אפיגנטיים המתרחשים כדי לווסת את ביטוי הגנים.
- שניהם מתקיימים רק באיקריוטים.
- יתר על כן, שינויים כימיים כתוצאה מפעילות אנזימטית מתרחשים בשני התרחישים.
- גורמים אקסוגניים כגון סביבה, מתח, תזונה ואלכוהול מווסתים את שני התהליכים.
- שני התהליכים לא יגרמו לשינוי כלשהו ברצף ה-DNA.
- תהליכים אלה מתרחשים בגרעין.
מה ההבדל בין מתילציה של DNA לבין אצטילציה של היסטון?
מתילציה של DNA ואצטילציה של היסטון הם שניהם שינויים אפיגנטיים.עם זאת, בעוד שמתילציה של DNA מתרחשת ברמת ה-DNA, אצטילציה של היסטון היא שינוי קוולנטי כימי המתרחש בחלבונים כשינוי שלאחר תרגום של חלבוני היסטון. אז זה ההבדל העיקרי בין מתילציה של DNA לאצטילציה היסטון. מתילציה של DNA משביתה את השעתוק תוך עיכוב התחלת התעתוק והפחתת יציבות ה-RNA. לעומת זאת, אצטילציה של היסטון תוביל לפירוק הנוקלאוזום שיוביל להפעלה של שעתוק.
האינפוגרפיקה שלהלן מציגה את ההבדלים בין מתילציה של DNA לאצטילציה של היסטון בצורה טבלאית להשוואה זו לצד זו.
סיכום – מתילציה של DNA לעומת אצטילציה של היסטון
שינויים אפיגנטיים חיוניים בהבאת גיוון רב למסלול ביטוי הגנים על ידי הקלת ויסות בתגובה לתנודות סביבתיות. מתילציה של DNA ואצטילציה היסטונית הם שני סוגים עיקריים של מנגנונים אפיגנטיים המשביתים ומפעילים ביטוי גנים, בהתאמה.בעוד ששני המנגנונים אינם משנים את רצף ה-DNA, הוא משתתף ביצירת שינויים אוריינטציוניים של DNA המקדמים או מעכבים ביטוי גנים. מתילציה של DNA גורמת לשינוי בסיסי DNA על ידי מתילציה שלהם. לעומת זאת, אצטילציה של היסטון היא אצטילציה של שאריות חומצות אמינו נבחרות, מה שמוביל לכרומטין מעובה. מנגנונים אלו מופעלים בתגובה לגירויים וממלאים תפקיד חשוב בוויסות הביטוי של גן מסוים. לפיכך, זה מסכם את ההבדל בין מתילציה של DNA לבין אצטילציה של היסטון.
