เมทิลเลชันของดีเอ็นเอ

Methylation เป็นกระบวนการทางเคมีที่กลุ่มเมธิลถูกถ่ายโอนจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง ใน เมทิลเลชันของดีเอ็นเอ กลุ่มเมธิลจับคู่กับส่วนหนึ่งของดีเอ็นเอดังนั้นจึงเปลี่ยนโครงสร้างการสร้างของสารพันธุกรรม

DNA Methylation คืออะไร?

ใน DNA methylation กลุ่มเมธิลจะยึดติดกับนิวคลีโอไทด์บางชนิดในดีเอ็นเอ DNA หรือที่เรียกว่า DNA หรือกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกเป็นตัวพาข้อมูลทางพันธุกรรม ด้วยความช่วยเหลือของข้อมูลที่เก็บไว้ใน DNA ทำให้สามารถผลิตโปรตีนได้

โครงสร้างของดีเอ็นเอสอดคล้องกับบันไดเชือกโดยที่เสาของบันไดเชือกจะบิดเป็นเกลียวทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าโครงสร้างเกลียวคู่ ชิ้นส่วนด้านข้างของบันไดเชือกทำจากน้ำตาลและฟอสเฟตตกค้าง ขั้นตอนของบันไดเชือกแสดงถึงฐานอินทรีย์ฐานของ DNA คืออะดีนีนไซโตซีนกัวนีนและไทมีน

ฐานสองฐานเชื่อมต่อกันเป็นคู่เพื่อสร้างบันไดเชือก คู่เบสแต่ละคู่เกิดจากฐานเสริมสองฐานคืออะดีนีนและไทมีนรวมทั้งไซโตซีนและกัวนีน นิวคลีโอไทด์เป็นโมเลกุลที่เกิดจากฟอสเฟตน้ำตาลและส่วนประกอบพื้นฐาน ใน DNA methylation เอนไซม์พิเศษ methyltransferases แนบกลุ่มเมธิลเข้ากับไซโตซีนพื้นฐาน นี่คือวิธีการสร้างเมธิลไซโทซีน

ฟังก์ชันและงาน

DNA methylations ถือเป็นเครื่องหมายที่ทำให้เซลล์สามารถใช้หรือไม่ใช้พื้นที่บางส่วนของ DNA ได้ เป็นตัวแทนของกลไกในการควบคุมยีนดังนั้นจึงอาจเรียกได้ว่าเป็นสวิตช์เปิดและปิดเนื่องจากในกรณีส่วนใหญ่ methylation ของฐานจะป้องกันไม่ให้สำเนาของยีนที่เกี่ยวข้องในระหว่างการถอดความของดีเอ็นเอ

DNA methylation ช่วยให้มั่นใจได้ว่า DNA สามารถนำไปใช้ในรูปแบบต่างๆได้โดยที่ลำดับดีเอ็นเอไม่เปลี่ยนแปลง Methylation สร้างข้อมูลใหม่เกี่ยวกับจีโนมเช่นการสร้างพันธุกรรม หนึ่งพูดถึง epigenome และกระบวนการของ epigenetics epigenome อธิบายว่าเหตุใดเซลล์ต่างๆจึงสามารถสร้างข้อมูลทางพันธุกรรมที่เหมือนกันได้ ตัวอย่างเช่นเนื้อเยื่อหลายประเภทอาจเกิดจากเซลล์ต้นกำเนิดของมนุษย์ ทั้งคนสามารถโผล่ออกมาจากเซลล์ไข่แต่ละเซลล์ได้ epigenome ของเซลล์เป็นตัวกำหนดรูปแบบและหน้าที่ของเซลล์ ยีนที่ทำเครื่องหมายไว้จะแสดงให้เซลล์ทราบว่าจะทำอย่างไร เซลล์กล้ามเนื้อใช้เฉพาะส่วนที่ทำเครื่องหมายไว้ของ DNA ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำงานของมัน เซลล์ประสาทเซลล์หัวใจหรือเซลล์ในปอดก็ทำเช่นเดียวกัน

เครื่องหมายโดยกลุ่มเมธิลมีความยืดหยุ่น สามารถถอดหรือเคลื่อนย้ายได้ สิ่งนี้จะทำให้ส่วนดีเอ็นเอที่ปิดใช้งานก่อนหน้านี้กลับมาใช้งานได้อีกครั้ง ความยืดหยุ่นนี้จำเป็นเนื่องจากมีการทำงานร่วมกันอย่างต่อเนื่องระหว่างจีโนมและสิ่งแวดล้อม การทำเมทิลเลชันของดีเอ็นเอรับอิทธิพลจากสิ่งแวดล้อมเหล่านี้

เมธิเลชันของดีเอ็นเอยังสามารถคงตัวได้และส่งต่อจากเซลล์รุ่นหนึ่งไปยังรุ่นต่อไป ในร่างกายที่แข็งแรงมีเพียงเซลล์ม้ามเท่านั้นที่สามารถพัฒนาในม้ามได้ สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าหน่วยงานที่เกี่ยวข้องสามารถปฏิบัติตามภารกิจได้

การเปลี่ยนแปลงของ epigenetic ไม่เพียง แต่สามารถถ่ายโอนจากเซลล์หนึ่งไปยังเซลล์ถัดไปได้ แต่ยังจากรุ่นหนึ่งไปสู่อีกรุ่นหนึ่ง ตัวอย่างเช่นเวิร์มจะสืบทอดภูมิคุ้มกันต่อไวรัสบางชนิดผ่านการทำ DNA methylation

ความเจ็บป่วยและความเจ็บป่วย

การเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยาใน epigenome ได้รับการตรวจพบในหลายโรคและระบุว่าเป็นสาเหตุของโรคในสาขาภูมิคุ้มกันวิทยาวิทยาและโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื้องอกวิทยา

ในเนื้อเยื่อที่ได้รับผลกระทบจากมะเร็งนอกจากข้อบกพร่องในลำดับดีเอ็นเอแล้วยังพบข้อผิดพลาดใน epigenome อยู่เสมอ รูปแบบที่ผิดปกติของ DNA methylation มักพบในเนื้องอก methylation สามารถเพิ่มขึ้นหรือลดลง ทั้งสองมีผลกระทบต่อเซลล์ในวงกว้าง ด้วยการเพิ่มเมทิลเลชั่นเช่นไฮเปอร์เมทิลเลชันยีนที่เรียกว่าการยับยั้งเนื้องอกสามารถปิดใช้งานได้ ยีนยับยั้งเนื้องอกควบคุมวัฏจักรของเซลล์และสามารถกระตุ้นการตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ของเซลล์ที่เสียหายได้หากมีการคุกคามของการเสื่อมของเซลล์ หากยีนต้านเนื้องอกไม่ทำงานเซลล์เนื้องอกสามารถเพิ่มจำนวนได้โดยไม่ จำกัด

ด้วยการลดเมทิลเลชันในท้องถิ่น (hypomethylation) องค์ประกอบดีเอ็นเอที่เป็นอันตรายสามารถเปิดใช้งานได้โดยไม่ได้ตั้งใจ หากมีการติดฉลากกลุ่มเมธิลไม่ถูกต้องจะเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า epimutation สิ่งนี้นำไปสู่ความไม่แน่นอนของจีโนมสารก่อมะเร็งบางชนิดได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไปรบกวนกระบวนการเมธิเลชั่นในเซลล์

การเปลี่ยนแปลงรูปแบบ methylation แตกต่างจากผู้ป่วยมะเร็งกับผู้ป่วยมะเร็ง ตัวอย่างเช่นผู้ป่วยมะเร็งตับจะมีระดับเมธิเลชันที่แตกต่างจากผู้ป่วยมะเร็งต่อมลูกหมาก ด้วยวิธีนี้นักวิจัยจึงสามารถจำแนกเนื้องอกตามรูปแบบ methylation ได้มากขึ้น นักวิจัยยังสามารถดูได้ว่าเนื้องอกก้าวหน้าไปไกลแค่ไหนและจะรักษาได้ดีที่สุดเพียงใด อย่างไรก็ตามการวิเคราะห์ DNA methylation เป็นวิธีการวินิจฉัยและการรักษายังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่ดังนั้นสองสามปีจะผ่านไปก่อนที่วิธีการนี้จะสามารถใช้งานได้จริงนอกพื้นที่การวิจัย

โรคที่พิเศษมากที่มีต้นกำเนิดใน methylation คือ ICF syndrome มีการกลายพันธุ์ของ DNA methyltransferase ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่จับคู่หมู่เมธิลกับนิวคลีโอไทด์ เป็นผลให้มีดีเอ็นเออยู่ภายใต้เมทิลเลชันในผู้ที่ได้รับผลกระทบ ผลที่ตามมาคือการติดเชื้อซ้ำเนื่องจากภูมิคุ้มกันบกพร่อง นอกจากนี้ความสูงสั้นและความล้มเหลวในการเจริญเติบโตอาจเกิดขึ้นได้