הבדל מפתח – DNA לעומת מתילציה של היסטון
מתילציה היא תהליך ביולוגי שבאמצעותו מוסיפים קבוצת מתיל (CH3) למולקולה ומשתנים כדי לשפר או לדכא את פעילותה. בהקשר של גנטיקה, מתילציה יכולה להתרחש בשתי רמות: מתילציה של DNA ומתילציה היסטונית. שני התהליכים משפיעים ישירות על תהליך השעתוק של גנים ושולטים בביטוי הגנים. במתילציה של DNA, קבוצת מתיל מתווספת לציטוזין או לנוקלאוטיד אדנין של מולקולת ה-DNA, אשר משנה את שני שיירי הנוקלאוטידים כדי לדכא את תפקוד שעתוק הגנים ולמנוע ביטוי של גנים.במתילציה של היסטון, מתווספת קבוצת מתיל לחומצות האמינו של חלבון ההיסטון. זהו ההבדל העיקרי בין מתילציה של DNA והיסטון.
מהו מתילציה של DNA?
התהליך האפיגנטי שבאמצעותו מוסיפים קבוצות מתיל למולקולת DNA על מנת לשלוט בביטוי הגנים מכונה מתילציה של DNA. מתילציה של DNA אינה משנה את רצף ה-DNA אלא משפיעה על פעילות ה-DNA. תהליך זה הכרחי להתפתחות תקינה של אורגניזם וקשור לתהליכים חשובים רבים בגוף הכוללים שימור יציבות הכרומוזומים, התפתחות עוברית, קרצינוגנזה, הזדקנות, השבתת כרומוזום x ודיכוי אלמנטים הניתנים להעברה. כאשר תהליך מתילציה מתרחש באזור מקדם של גן, הוא מעורב בדיכוי של שעתוק גנים. מולקולת DNA מורכבת משילוב של ארבעה (04) נוקלאוטידים: אדנין, גואנין, תימין וציטוזין. מתוך ארבעת הבסיסים של ה-DNA, ניתן לבצע מתילציה של אדנין וציטוזין.במהלך מתילציה של DNA, מתווספת קבוצת מתיל לפחמן 5th של טבעת הציטוזין כדי להמיר את בסיס הציטוזין ל-5-methylcytosine. תהליך שינוי שאריות ציטוזין זה מזורז על ידי אנזים הידוע כ-DNA מתילטרנספראז. בסיס ציטוזין שונה קיים ליד בסיס גואנין. לכן, במבנה הסליל הכפול של ה-DNA, בסיסי ציטוזין שונה נמצאים באלכסון זה לזה על גדילי DNA מנוגדים.
איור 01: מתילציה של DNA
מתילציה של אדנין היא תהליך המצוי בצמחים, חיידקים ויונקים. מתילציה של DNA של צמחים ואורגניזמים אחרים נמצאת בשלושה הקשרים שונים של רצף. הם CG, CHH ו-CHG, כאשר H מתייחס לאדנין, תימין או ציטוזין.
מהו מתילציה של היסטון?
היסטון הוא חלבון המרכיב את הנוקלאוזום, שהוא היחידה המבנית של הכרומוזום האוקריוטי. הנוקלאוזום עוטף את הסליל הכפול של ה-DNA מה שגורם ליצירת כרומוזומים. מתילציה של היסטון היא תהליך המעביר קבוצות מתיל לחומצות האמינו של חלבון ההיסטון. ה-DNA מלופף סביב שתי קבוצות של חלבוני היסטון זהים המכונה אוקטמר חלבוני. ארבעת סוגי חלבוני ההיסטון (שני עותקים כל אחד) המעורבים בהיווצרות זו הם H2A, H2b, H3 ו-H4. ארבעת הסוגים הללו של חלבוני היסטון מורכבים מהארכת זנב. הרחבות זנב אלו פועלות כמטרות של שינוי נוקלאוזום על ידי מתילציה. ההפעלה וההשבתה של ה-DNA תלויים מאוד בשארית הזנב שמתילציה וביכולת המתילציה שלו.
איור 02: מתילציה של היסטון
מתילציה של היסטונים משפיעה ישירות על שעתוק הגנים. יש לו את היכולת להגביר או להקטין את התהליך, שתלוי בסוג חומצות האמינו בחלבון ההיסטון שאמור לעבור מתילציה ובמספר קבוצות המתיל המחוברות. תהליך השעתוק משופר עקב כמה תגובות מתילציה שמחלישות את הקשרים הקיימים בין זנבות היסטון ל-DNA. זה מתרחש עקב הפעלת תהליך התפתלות ה-DNA מהנוקלאוזום, מה שמקל על האינטראקציה בין גורמי השעתוק, הפולימראזות וה-DNA. תהליך זה הוא שלב קריטי בוויסות ביטוי הגנים ומביא לביטוי של גנים שונים על ידי תאים שונים. מתילציה של חלבוני היסטון מתרחשת על שאריות זנב, לרוב על שאריות ליזין (K) של זנבות היסטון של H3 ו-H4 וגם על ארגינין (R) גם כן. ליזין וארגינין הן חומצות אמינו. היסטון מתילטרנספראז הוא אנזים המשמש להעברת קבוצות מתיל לליזין וארגינין, שאריות הזנב של חלבוני ההיסטון H3 ו-H4.
מהו הדמיון בין DNA ומתילציה של היסטון?
בשני התהליכים מוסיפים קבוצות מתיל
מה ההבדל בין מתילציה של DNA והיסטון?
DNA לעומת מתילציה של היסטון |
|
| הוספה של קבוצת מתיל לנוקלאוטידים ציטוזין או אדנין של מולקולת DNA ידועה כמתילציה של DNA. | העברת קבוצות מתיל לחומצות האמינו של חלבוני ההיסטון ידועה כמתילציה של היסטון. |
| Catalyst | |
| הוספה של קבוצת מתיל לשארית הציטוזין מזורזת על ידי DNA מתילטרנספראז. | התגובה המעבירה קבוצות מתיל לחומצת האמינו של חלבון ההיסטון מזורזת על ידי היסטון מתילטרנספראז. |
| פונקציה | |
| אם מתילציה של DNA מתרחשת באזור המקדם של גן, היא מדכאת את שעתוק הגנים ומונעת ביטוי גנים. | אם מתרחשת מתילציה של היסטון, היא מקדמת את שחרור ה-DNA מהנוקלאוזום העטוף ומקלה על האינטראקציה של גורמי שעתוק ופולימראזות עם ה-DNA ומשפרת את תהליך שעתוק הגנים. |
סיכום – DNA לעומת מתילציה של היסטון
מתילציה היא תהליך שבאמצעותו מוסיפים קבוצת מתיל למולקולה כמו DNA או חלבון. בהקשר של גנטיקה, מתילציה של DNA ומתילציה היסטונית משפיעות ישירות על ויסות התעתוק של גן ושולטות בביטוי הגנים של תאים. התגובות של מתילציה של DNA ומתילציה היסטונית מזורזות על ידי DNA והיסטון מתילטרנספראז, בהתאמה.כאשר מוסיפים קבוצת מתיל ל-DNA, זה ידוע בתור מתילציה של DNA וכאשר מוסיפים קבוצת מתיל לחומצות אמינו של חלבון ההיסטון, זה ידוע בתור מתילציה של היסטון. זה ההבדל בין מתילציה של DNA והיסטון.
הורד גרסת PDF של מתילציה של DNA והיסטון
ניתן להוריד את גרסת ה-PDF של מאמר זה ולהשתמש בה למטרות לא מקוונות לפי הערות ציטוט. אנא הורד את גרסת ה-PDF כאן ההבדל בין מתילציה של DNA והיסטון
