Funktionen der Histonmethylierung

Jeder möchte gesund sein und ein langes Leben führen. Viele Menschen müssen sich daher mehr über Gesundheit informieren, wenn sie gesund sein und ein langes Leben führen möchten. Daher möchten viele Menschen die Funktion der Histonmethylierung vollständig verstehen. Damit Sie sie genauer verstehen, werfen wir einen Blick auf die ausführliche Einführung unten. Ich hoffe, Sie können mehr erfahren.

Funktion der Methylierung

Methylierung ist eine wichtige Modifikation von Proteinen und Nukleinsäuren, die die Genexpression und -abschaltung reguliert. Sie steht in engem Zusammenhang mit vielen Krankheiten wie Krebs, Alterung und Alzheimer und ist eines der wichtigsten Forschungsthemen der Epigenetik. Die häufigsten Methylierungsmodifikationen sind DNA-Methylierung und Histonmethylierung.

DNA-Methylierung kann die Aktivität bestimmter Gene abschalten, während Demethylierung die Reaktivierung und Expression von Genen induziert. DNA-Methylierung kann Veränderungen in der Chromatinstruktur, der DNA-Konformation, der DNA-Stabilität und der Art und Weise, wie DNA mit Proteinen interagiert, verursachen und so die Genexpression steuern. Studien haben bestätigt, dass die Methylierung von Cytosin in CpG-Dinukleotiden für mehr als ein Drittel der genetischen Erkrankungen im menschlichen Körper verantwortlich ist, die auf eine Basenumwandlung zurückzuführen sind. Bei der DNA-Methylierung entsteht hauptsächlich 5-Methylcytosin (5-mC) und eine kleine Menge N6-Methyladenin (N6-mA) und 7-Methylguanin (7-mG). Bei Eukaryoten kommt 5-Methylcytosin hauptsächlich in CpG-Sequenzen, CpXpG, CCA/TGG und GATC vor.

Unter DNA-Methylierung versteht man den Vorgang, bei dem ein Organismus unter Katalyse der DNA-Methyltransferase (DMT) eine Methylgruppe unter Verwendung von S-Adenosylmethionin (SAM) als Methyldonor auf eine bestimmte Basengruppe überträgt. DNA-Methylierung kann an der N-6-Position von Adenin, der N-4-Position von Cytosin, der N-7-Position von Guanin oder der C-5-Position von Cytosin usw. auftreten. Bei Säugetieren erfolgt die DNA-Methylierung jedoch hauptsächlich am C von 5'-CpG-3', um 5-Methylcytosin (5mC) zu erzeugen.

Bei Säugetieren kommt CpG in zwei Formen vor: Eine ist in der DNA-Sequenz verstreut, die andere ist stark aggregiert und wird als CpG-Insel bezeichnet. In normalem Gewebe sind 70 bis 90 % der verstreuten CpGs durch Methylgruppen modifiziert, während CpG-Inseln unmethyliert sind. Unter normalen Umständen sind CpG-Dinukleotide in den „Junk“-Sequenzen des menschlichen Genoms relativ selten und befinden sich immer in einem methylierten Zustand. Im Gegensatz dazu befinden sich CpG-Inseln im menschlichen Genom, die etwa 100–1000 bp groß und reich an CpG-Dinukleotiden sind, immer in einem unmethylierten Zustand. CpG-Inseln befinden sich häufig in der Nähe von transkriptionsregulierenden Regionen und sind mit 56 % der codierenden Gene des menschlichen Genoms verbunden. Daher ist die Untersuchung des Methylierungsstatus von CpG-Inseln in Gentranskriptionsregionen sehr wichtig. Die Ergebnisse der Sequenzanalyse des menschlichen Genoms zeigen, dass es im menschlichen Genom etwa 28.890 CpG-Inseln gibt und die meisten Chromosomen 5-15 CpG-Inseln pro 1 Mb aufweisen, im Durchschnitt also 10,5 CpG-Inseln pro Mb. Es besteht eine gute Übereinstimmung zwischen der Anzahl der CpG-Inseln und der Gendichte.

Die DNA-Methylierung wird hauptsächlich durch die DNA-Methyltransferase-Familie katalysiert. Derzeit wurden in Eukaryoten drei Arten von DNA-Methyltransferasen (Dnmt1, Dnmt2, Dnmt3a und Dnmt3b) entdeckt. Dnmt1 ist eine Erhaltungsmethylase; Dnmt2 kann an bestimmte Stellen der DNA binden, aber seine spezifische Funktion ist noch unklar; Dnmt3a und Dnmt3b sind De-novo-Methylasen, die demethylierte CpG-Stellen remethylieren, d. h. sie nehmen an der De-novo-Methylierung von DNA teil. Während der Keimzellentwicklung und im embryonalen Stadium vor der Implantation wird bei Säugetieren das Methylierungsmuster im gesamten Genom durch großflächige Demethylierung und anschließende Remethylierung umprogrammiert, um Zellen mit Entwicklungspotenzial zu erzeugen; während der Zelldifferenzierung wird der Methylierungszustand des Gens an die Nachkommenzellen vererbt. Aufgrund des engen Zusammenhangs zwischen DNA-Methylierung und der menschlichen Entwicklung sowie Tumorerkrankungen, insbesondere der durch CpG-Insel-Methylierung verursachten transkriptionellen Inaktivierung von Tumorsuppressorgenen, ist die DNA-Methylierung zu einem wichtigen Forschungsthema in der Epigenetik und Epigenomik geworden.

Unter Histonmethylierung versteht man die Methylierung, die an den N-terminalen Arg- oder Lys-Resten von H3- und H4-Histonen auftritt und durch Histonmethyltransferasen katalysiert wird. Die Funktionen der Histonmethylierung spiegeln sich hauptsächlich in der Heterochromatinbildung, der Genprägung, der Inaktivierung des X-Chromosoms und der Transkriptionsregulierung wider. Zusätzlich zur Existenz von Histonmethyltransferasen wurden nun auch Demethylasen entdeckt. Früher glaubte man, die Histonmethylierung sei stabil und irreversibel, aber die Entdeckung dieser Demethylase machte den Histonmethylierungsprozess dynamischer.

Der obige Inhalt hat eine detaillierte Einführung in die Funktionen der Histonmethylierung gegeben. Ich glaube, dass viele Menschen durch das obige Verständnis die Funktionen der Histonmethylierung verstanden haben. Die Histonmethylierung hat viele Funktionen. Viele Freunde, die mehr wissen möchten, müssen sich daher mit der obigen Einführung vollständig vertraut machen, um ihre Funktionen besser zu verstehen.