Metilazione del DNA

La metilazione è un processo chimico in cui un gruppo metile viene trasferito da una molecola all'altra. Nel Metilazione del DNA Un gruppo metile si accoppia a una certa parte del DNA e quindi modifica un elemento costitutivo del materiale genetico.

Cos'è la metilazione del DNA?

Nella metilazione del DNA, un gruppo metile si lega a determinati nucleotidi nel DNA. Il DNA, noto anche come DNA o acido desossiribonucleico, è il vettore di informazioni genetiche. Con l'aiuto delle informazioni immagazzinate nel DNA, è possibile produrre proteine.

La struttura del DNA corrisponde a quella di una scala di corda, per cui gli steli della scala di corda sono attorcigliati in modo elicoidale, creando una cosiddetta struttura a doppia elica. Le parti laterali della scala di corda sono costituite da residui di zucchero e fosfati. I gradini della scala di corda rappresentano basi organiche, le basi del DNA sono adenina, citosina, guanina e timina.

Due basi si collegano ciascuna in coppia per formare un piolo di scala di corda. Le coppie di basi sono formate ciascuna da due basi complementari: adenina e timina, nonché citosina e guanina. Un nucleotide è una molecola formata da un fosfato, uno zucchero e un componente di base. Nella metilazione del DNA, speciali enzimi, le metiltransferasi, legano un gruppo metile alla citosina di base. Ecco come viene creata la metilcitosina.

Funzione e compito

Le metilazioni del DNA sono considerate marcatori che consentono alla cellula di utilizzare determinate aree del DNA o di non utilizzarle. Rappresentano un meccanismo di regolazione genica, potreste quindi anche chiamarli interruttore di accensione / spegnimento, poiché nella maggior parte dei casi la metilazione di una base impedisce una copia del gene interessato durante la trascrizione del DNA.

La metilazione del DNA garantisce che il DNA possa essere utilizzato in modi diversi senza che la sequenza del DNA stessa cambi. La metilazione crea nuove informazioni sul genoma, ovvero il patrimonio genetico. Si parla di un epigenoma e del processo di epigenetica. L'epigenoma spiega perché cellule diverse possono generare informazioni genetiche identiche. Ad esempio, un'ampia varietà di tipi di tessuto può derivare da cellule staminali umane. Una persona intera può persino emergere dalla singola cellula uovo. L'epigenoma della cellula decide quale forma e funzione assume. I geni contrassegnati mostrano alla cellula cosa fare per questo. Una cellula muscolare utilizza solo le sezioni di DNA contrassegnate che sono rilevanti per il suo lavoro. Le cellule nervose, le cellule del cuore o le cellule dei polmoni fanno lo stesso.

I contrassegni dei gruppi metilici sono flessibili. Possono essere rimossi o spostati. Ciò renderebbe nuovamente attivo il segmento di DNA precedentemente disattivato. Questa flessibilità è necessaria perché c'è un'interazione costante tra il genoma e l'ambiente. La metilazione del DNA assorbe queste influenze ambientali.

Anche le metilazioni del DNA possono essere stabili e vengono trasmesse da una generazione di cellule a quella successiva. In un corpo sano, solo le cellule della milza possono svilupparsi nella milza. Ciò garantisce che il rispettivo organismo possa svolgere i propri compiti.

I cambiamenti epigenetici non solo possono essere trasferiti da una cellula all'altra, ma anche da una generazione all'altra. Ad esempio, i vermi ereditano l'immunità a determinati virus attraverso la metilazione del DNA.

Malattie e disturbi

Finora i cambiamenti patologici nell'epigenoma sono stati rilevati in molte malattie e identificati come causa di malattie nei campi dell'immunologia, della neurologia e, in particolare, dell'oncologia.

Nei tessuti affetti da cancro si riscontrano quasi sempre difetti nella sequenza del DNA e difetti nell'epigenoma. Un modello anormale di metilazione del DNA è spesso visto nei tumori. La metilazione può essere aumentata o diminuita. Entrambi hanno conseguenze di vasta portata per la cellula. In caso di aumento della metilazione, cioè ipermetilazione, i cosiddetti geni oncosoppressori possono essere inattivati. I geni soppressori del tumore controllano il ciclo cellulare e possono innescare la morte cellulare programmata della cellula danneggiata se c'è una minaccia di degenerazione cellulare. Se i geni oncosoppressori sono inattivi, le cellule tumorali possono moltiplicarsi senza ostacoli.

Con una ridotta metilazione locale (ipometilazione), gli elementi nocivi del DNA possono essere attivati ​​inavvertitamente. Se i gruppi metilici sono etichettati in modo errato, si parla anche di epimutazione. Ciò porta a un'instabilità del genoma.È stato dimostrato che alcune sostanze cancerogene interferiscono con il processo di metilazione nelle cellule.

I cambiamenti nei modelli di metilazione differiscono da malato di cancro a malato di cancro. Ad esempio, un paziente con cancro al fegato ha livelli di metilazione diversi rispetto a un paziente con cancro alla prostata. In questo modo, i ricercatori sono sempre più in grado di classificare i tumori in base al loro modello di metilazione. I ricercatori possono anche vedere fino a che punto è progredito un tumore e come trattarlo al meglio. Tuttavia, l'analisi della metilazione del DNA come metodo diagnostico e terapeutico non è ancora completamente sviluppata, quindi passeranno alcuni anni prima che i metodi possano essere realmente utilizzati al di fuori dell'area di ricerca.

Una malattia molto speciale che ha la sua origine nella metilazione è la sindrome ICF. C'è una mutazione nella DNA metiltransferasi, l'enzima che accoppia i gruppi metilici ai nucleotidi. Di conseguenza, c'è una sotto-metilazione del DNA nelle persone colpite. Il risultato sono infezioni ricorrenti dovute a una deficienza immunitaria. Inoltre, possono verificarsi bassa statura e difficoltà di crescita.