Metüülimine on keemiline protsess, mille käigus metüülrühm kandub ühest molekulist teise. DNA metüleerimisel liitub metüülrühm DNA teatud osaga, muutes nii geneetilise materjali ehitusmaterjali.
Mis on DNA metüülimine?
DNA metüleerimisel liitub metüülrühm DNA teatud osaga, muutes nii geneetilise materjali ehitusmaterjali. DNA metüülimisel seob metüülrühm end DNA spetsiifiliste nukleotiidide külge. DNA, tuntud ka kui desoksüribonukleiinhape, on geneetilise teabe kandja. DNA-sse salvestatud teabe abil valgud saab toota. DNA struktuur vastab köisredeli struktuurile, kusjuures köisredeli kiud on keeratud spiraalse mustrina, moodustades nn topeltheeliksi struktuuri. Trossi redeli külgmised osad on moodustatud suhkur ja fosfaat jäägid. Trossi redeli astmed tähistavad orgaanilist alused. alused DNA nimetatakse adeniiniks, tsütosiiniks, guaniiniks ja tümiiniks. Kaks alused kumbki ühendub paarina, moodustades köisredeli astme. Aluspaarid moodustavad mõlemad kaks komplementaarset alust: adeniin ja tümiin ning tsütosiin ja guaniin. Nukleotiid on molekul, mis moodustub a fosfaaton suhkurja põhikomponent. DNA metüülimise ajal eriline ensüümide, metüültransferaasid, kinnitab metüülrühma tsütosiini alusele. Nii moodustub metüültsütosiin.
Funktsioon ja ülesanne
DNA metüleerimisi peetakse markeriteks, mis võimaldavad rakul teatud DNA piirkondi kasutada või mitte. Need kujutavad endast mehhanismi geen reguleerimine. Seetõttu võiks neid nimetada ka sisse / välja lülititeks, kuna aluse metüleerimine takistab enamikul juhtudel mõjutatud koopiaid geen DNA transkribeerimisest. DNA metüülimine tagab, et DNA-d saab kasutada erinevatel viisidel ilma DNA järjestust ise muutmata. Metüülimine loob uut teavet genoomi ehk geneetilise materjali kohta. Seda nimetatakse epigenoomiks ja selle protsessiks epigeneetika. Epigenoom on seletus asjaolule, et identne geneetiline teave võib genereerida erinevaid rakke. Näiteks võivad inimese tüvirakud tekitada väga erinevaid kudesid. Ühest munarakust võib sündida isegi terve inimene. Raku epigenoom otsustab, millise kuju ja funktsiooni ta võtab. Märgistatud geenid näitavad seega rakule, mida selleks teha. Lihasrakk kasutab ainult oma töö jaoks olulisi märgitud DNA osi. Nii ka närvirakud, süda rakud või kops. Metüülrühmade märgised on paindlikud. Neid saab eemaldada või teisaldada. See muudaks varem deaktiveeritud DNA sektsiooni uuesti aktiivseks. See paindlikkus on vajalik, kuna genoomi ja keskkonna vahel on pidev vastastikune mõju. DNA metüülimine kiirendab neid keskkonnamõjusid. DNA metüleerimised võivad olla ka stabiilsed ja päranduvad rakkude põlvkonnalt järgmisele. Seega terves kehas ainult põrn rakke võib kunagi toota põrnas. See tagab, et vastav organ saab oma ülesandeid täita. Kuid epigeneetilisi muutusi ei saa edastada mitte ainult ühest rakust teise, vaid ka põlvkonnast teise. Näiteks ussid pärivad immuunsuse teatud suhtes viirused DNA metüülimise kaudu.
Haigused ja vaevused
Epigenoomis on tänapäeval tuvastatud patoloogilisi muutusi paljudes haigustes ja need on haiguste põhjustajaks tunnistatud immunoloogia, neuroloogia ja eriti onkoloogia valdkonnas. Kudedes, mida mõjutab vähkon epigenoomi defektid peaaegu alati ilmsed lisaks DNA järjestuse defektidele iseenesest. Kasvajate puhul täheldatakse sageli ebanormaalset DNA metüülimismustrit. Metüülimist saab kas suurendada või vähendada. Mõlemal on rakule kaugeleulatuvad tagajärjed. Suurenenud metüülimise ehk hüpermetüülimise korral saab nn kasvaja supressor-geenid inaktiveerida. Kasvaja supresseerivad geenid kontrollivad rakutsüklit ja võivad raku degeneratsiooni tekkimisel põhjustada kahjustatud raku programmeeritud rakusurma. Kui kasvaja supresseerivad geenid on passiivsed, võivad kasvajarakud takistamatult paljuneda. Vähendatud kohaliku metüülimise (hüpometüülimise) korral võivad kahjulikud DNA elemendid tahtmatult aktiveeruda. Kui metüülrühmad on valesti märgistanud, nimetatakse seda ka epimutatsiooniks. See viib genoomi ebastabiilsuseni. On tõestatud, et mõned kantserogeensed ained häirivad rakkude metüülimisprotsessi. Metüülimismustrite muutused erinevad vähk patsiendist vähihaigeks. Näiteks patsient, kellel on maks vähk metüülimisviisid on erinevad kui patsiendil eesnääre vähk. Teadlased suudavad üha enam kasvajaid klassifitseerida metülatsioonimustrite põhjal. Teadlased saavad ka öelda, kui kaugele kasvaja on arenenud, ja parimal juhul, kuidas seda ravida. Kuid DNA metüülimise kui diagnostilise ja ravimeetodi analüüs pole veel täielikult välja töötatud, nii et enne meetodite reaalset kasutamist väljaspool uurimisvaldkonda läheb veel mitu aastat. Väga spetsiifiline haigus, mis pärineb metüülimisest, on ICF sündroom. Selle põhjustab mutatsioon DNA metüültransferaasis - ensüümis, mis seob metüülrühmad nukleotiididega. See viib DNA-de metüleerimiseni mõjutatud isikutel. Tulemuseks on korduvad infektsioonid, mis on põhjustatud immuunpuudulikkus. Lisaks, lühike kasv ja võib juhtuda ebaõnnestumine.
