Ključna razlika između metilacije DNK i acetilacije histona je u tome što metilacija DNK rezultira metiliranim bazama DNK koje dovode do inaktivacije gena, dok je acetilacija histona modifikacija histonskih proteina povezanih sa strukturom nukleosoma.
Epigenetske modifikacije su modifikacije koje rezultiraju regulacijom ekspresije gena bez izazivanja bilo kakve promjene u prirodnoj sekvenci DNK. U tom smislu, dvije glavne kemijske modifikacije, metilacija DNK i modifikacija histona, se dešavaju da izazovu orijentacijske promjene u DNK, što dovodi do aktivacije ili inaktivacije ekspresije gena.
Šta je DNK metilacija?
DNK metilacija je glavna epigenetska modifikacija koja se odvija u ćelijama. On mijenja ili reguliše ekspresiju gena. U ovom fenomenu, baze DNK se metiliraju uz pomoć metil transferaza. Metilne grupe se prenose iz S-adenozil metionina. Nasumična metilacija DNK baza dovodi do inaktivacije ekspresije gena. Kada se metilacija DNK odvija u regulatornim regionima DNK kao što su promotorske sekvence, CpG ostrva, proksimalni i distalni regulatorni elementi, ove sekvence se modifikuju, što dovodi do gubitka funkcije tih regulatornih regiona. Kao rezultat toga, faktori transkripcije se neće vezati kako se očekuje i dolazi do inaktivacije ili smanjenja ekspresije gena na nivou transkripcije. Štaviše, ove DNK modifikacije će takođe smanjiti afinitet RNA polimeraze kako bi ostala stabilna tokom procesa transkripcije.
Slika 01: DNK metilacija
DNK metilacija ili hipermetilacija DNK regiona takođe dovodi do genomskog utiskivanja, što je važan proces u utišavanju odabranih gena kao metoda regulacije ekspresije gena. Mutacije aktiviraju metilaciju DNK u genima. Faktori okoline, stres, ishrana, alkohol i drugi egzogeni faktori takođe aktiviraju metilaciju DNK. Na primjer, produženi obrazac ishrane koji sadrži visok sastav donora metila može dovesti do hiperaktivacije metilacije DNK, dok produženi obrazac ishrane koji sadrži vrlo niske koncentracije donora metila može dovesti do demetilacije DNK.
Šta je acetilacija histona?
Modifikacija histona je još jedna vrsta epigenetske modifikacije koja uzrokuje regulaciju gena. Postoji mnogo različitih hemijskih modifikacija koje se dešavaju na različitim histonskim proteinima povezanim sa formiranjem nukleozoma tokom hromozomske organizacije eukariota. Ove modifikacije uključuju fosforilaciju, acetilaciju, metilaciju, glikozilaciju i ubikvitinaciju.
Slika 02: Acetilacija histona
Acetilacija histona je posredovana enzimima acetil transferaze koji acetiliraju aminokiselinske ostatke različitih histonskih podjedinica. Aminokiselinski ostaci lizina histonskih proteina se lako acetiliraju. Nakon acetilacije, dolazi do dekondenzacije, stvarajući otvoreniju strukturu. Ovo će omogućiti da DNK bude više izložena za aktivaciju transkripcije. Ova orijentacijska promjena uzrokovana dekondenzacijom nukleozomske strukture omogućit će da se RNA polimeraza i transkripcijski faktori lako regrutuju kako bi započeli transkripciju. Nasuprot tome, kada dođe do deacetilacije histona, struktura nukleosoma prolazi kroz kondenzaciju, što će spriječiti aktivaciju transkripcije.
Koje su sličnosti između metilacije DNK i acetilacije histona?
- Obe su epigenetske modifikacije koje se dešavaju da regulišu ekspresiju gena.
- Oba se odvijaju samo kod eukariota.
- Štaviše, hemijske modifikacije kao rezultat enzimske aktivnosti se dešavaju u oba scenarija.
- Egzogeni faktori kao što su okruženje, stres, ishrana i alkohol regulišu oba procesa.
- Oba procesa neće rezultirati bilo kakvom promjenom DNK sekvence.
- Ovi procesi se odvijaju u jezgru.
Koja je razlika između metilacije DNK i acetilacije histona?
DNK metilacija i acetilacija histona su obje epigenetske modifikacije. Međutim, dok se metilacija DNK odvija na nivou DNK, acetilacija histona je hemijska kovalentna modifikacija koja se odvija u proteinima kao posttranslaciona modifikacija histonskih proteina. Dakle, ovo je ključna razlika između metilacije DNK i acetilacije histona. Metilacija DNK inaktivira transkripciju dok inhibira inicijaciju transkripcije i smanjuje stabilnost RNK. Nasuprot tome, acetilacija histona će dovesti do dekondenzacije nukleosoma što će dovesti do aktivacije transkripcije.
Infografika ispod predstavlja razlike između metilacije DNK i acetilacije histona u tabelarnom obliku za usporedbu.
Sažetak – metilacija DNK vs acetilacija histona
Epigenetske modifikacije su od suštinskog značaja za unošenje velike raznolikosti u put ekspresije gena olakšavanjem regulacije kao odgovora na fluktuacije okoline. DNK metilacija i acetilacija histona su dva glavna tipa epigenetskih mehanizama koji inaktiviraju, odnosno aktiviraju ekspresiju gena. Iako oba mehanizma ne mijenjaju sekvencu DNK, ona sudjeluje u stvaranju orijentacijskih promjena DNK koje ili promoviraju ili inhibiraju ekspresiju gena. Metilacija DNK rezultira modifikacijom baza DNK njihovim metiliranjem. Nasuprot tome, acetilacija histona je acetilacija odabranih aminokiselinskih ostataka, što dovodi do dekondenziranog kromatina. Ovi mehanizmi se aktiviraju kao odgovor na podražaje i igraju važnu ulogu u regulaciji ekspresije određenog gena. Dakle, ovo rezimira razliku između metilacije DNK i acetilacije histona.
