Ključna razlika između metilacije DNA i acetilacije histona je u tome što metilacija DNA rezultira metiliranim bazama DNA koje dovode do inaktivacije gena, dok je acetilacija histona modifikacija histonskih proteina povezanih sa strukturom nukleosoma.
Epigenetske modifikacije su modifikacije koje dovode do regulacije ekspresije gena bez uzrokovanja ikakve promjene izvorne sekvence DNK. U tom smislu, dvije glavne kemijske modifikacije, metilacija DNA i modifikacija histona, odvijaju se kako bi uzrokovale orijentacijske promjene u DNA, što dovodi do aktivacije ili inaktivacije ekspresije gena.
Što je metilacija DNK?
DNK metilacija je glavna epigenetska modifikacija koja se odvija u stanicama. Mijenja ili regulira ekspresiju gena. U ovom fenomenu, DNA baze se metiliraju uz pomoć metil transferaza. Metilne skupine se prenose sa S-adenozil metionina. Nasumična metilacija DNA baza dovodi do inaktivacije ekspresije gena. Kada se metilacija DNA odvija u regulatornim regijama DNA kao što su promotorske sekvence, CpG otoci, proksimalni i distalni regulatorni elementi, te se sekvence modificiraju, što dovodi do gubitka funkcije tih regulatornih regija. Kao rezultat toga, faktori transkripcije neće se vezati kako se očekuje i dolazi do inaktivacije ili smanjenja ekspresije gena na razini transkripcije. Nadalje, ove modifikacije DNA također će smanjiti afinitet RNA polimeraze kako bi ostala stabilna tijekom procesa transkripcije.
Slika 01: DNK metilacija
DNA metilacija ili hiper-metilacija DNA regija također dovodi do genomskog utiskivanja, što je važan proces u utišavanju odabranih gena kao metoda reguliranja ekspresije gena. Mutacije aktiviraju metilaciju DNK u genima. Okolinski čimbenici, stres, prehrana, alkohol i drugi egzogeni čimbenici također aktiviraju metilaciju DNA. Na primjer, produljeni obrazac prehrane koji sadrži visoku količinu donora metila može dovesti do hiperaktivacije metilacije DNA, dok produljeni obrazac prehrane koji sadrži vrlo niske koncentracije donora metila može dovesti do demetilacije DNA.
Što je acetilacija histona?
Modifikacija histona još je jedna vrsta epigenetske modifikacije koja uzrokuje regulaciju gena. Mnogo je različitih kemijskih modifikacija koje se odvijaju na različitim histonskim proteinima povezanim s stvaranjem nukleosoma tijekom kromosomske organizacije eukariota. Ove modifikacije uključuju fosforilaciju, acetilaciju, metilaciju, glikozilaciju i ubikvitinaciju.
Slika 02: Acetilacija histona
Acetilacija histona posredovana je enzimima acetil transferaze koji acetiliraju aminokiselinske ostatke različitih podjedinica histona. Ostaci aminokiselina lizina histonskih proteina lako se acetiliraju. Nakon acetilacije dolazi do dekondenzacije, stvarajući otvoreniju strukturu. To će omogućiti da DNK bude više izložena za aktivaciju transkripcije. Ova orijentacijska promjena uzrokovana dekondenzacijom strukture nukleosoma omogućit će RNA polimerazi i faktorima transkripcije da se lako regrutiraju za pokretanje transkripcije. Nasuprot tome, kada dođe do deacetilacije histona, struktura nukleosoma prolazi kroz kondenzaciju, što će spriječiti aktivaciju transkripcije.
Koje su sličnosti između metilacije DNA i acetilacije histona?
- Oboje su epigenetske modifikacije koje se odvijaju kako bi se regulirala ekspresija gena.
- Oboje se događa samo kod eukariota.
- Štoviše, kemijske modifikacije kao rezultat enzimske aktivnosti odvijaju se u oba scenarija.
- Egzogeni čimbenici poput okoliša, stresa, prehrane i alkohola reguliraju oba procesa.
- Oba procesa neće rezultirati nikakvom promjenom sekvence DNK.
- Ovi se procesi odvijaju u jezgri.
Koja je razlika između metilacije DNA i acetilacije histona?
Metilacija DNA i acetilacija histona su epigenetske modifikacije. Međutim, dok se metilacija DNA odvija na razini DNA, acetilacija histona je kemijska kovalentna modifikacija koja se odvija u proteinima kao post-translacijska modifikacija histonskih proteina. Dakle, ovo je ključna razlika između metilacije DNK i acetilacije histona. Metilacija DNA inaktivira transkripciju dok inhibira inicijaciju transkripcije i smanjuje stabilnost RNK. Nasuprot tome, acetilacija histona dovest će do dekondenzacije nukleosoma što dovodi do aktivacije transkripcije.
Infografija u nastavku predstavlja razlike između metilacije DNA i acetilacije histona u tabličnom obliku za usporedbu.
Sažetak – DNK metilacija naspram histonske acetilacije
Epigenetske modifikacije ključne su za unos velike raznolikosti u put ekspresije gena olakšavanjem regulacije kao odgovora na fluktuacije u okolišu. DNA metilacija i histon acetilacija dvije su glavne vrste epigenetskih mehanizama koji inaktiviraju odnosno aktiviraju ekspresiju gena. Iako oba mehanizma ne mijenjaju sekvencu DNK, ona sudjeluje u stvaranju orijentacijskih promjena DNK koje potiču ili inhibiraju ekspresiju gena. DNK metilacija rezultira modificiranjem DNK baza njihovim metiliranjem. Nasuprot tome, acetilacija histona je acetilacija odabranih aminokiselinskih ostataka, što dovodi do dekondenziranog kromatina. Ti se mehanizmi aktiviraju kao odgovor na podražaje i igraju važnu ulogu u regulaciji ekspresije određenog gena. Dakle, ovo sažima razliku između metilacije DNA i acetilacije histona.
