Che cosa è metilazione del DNA?

La metilazione del DNA è un meccanismo epigenetico usato dalle celle per gestire l'espressione genica. Una serie di meccanismi esistono per gestire l'espressione genica in eucarioti, ma la metilazione del DNA è uno strumento epigenetico comunemente usato di segnalazione che può fissare i geni nella posizione di "OFF".

Durante gli ultimi decenni, gli scienziati hanno fatto le varie scoperte circa metilazione del DNA e quanto vitale è ad una serie di trattamenti cellulari quali lo sviluppo embrionale, l'inattivazione del cromosoma X, la stampa genomica, la soppressione del gene, la carcinogenesi e la stabilità del cromosoma. I ricercatori hanno collegato la metilazione anormale del DNA a parecchi risultati avversi, compreso le malattie umane.

Il DNA contiene le combinazioni di quattro nucleotidi che includono la citosina, la guanina, le timine e l'adenina. La metilazione del DNA si riferisce all'aggiunta di un gruppo metilico (CH3) al filo del DNA stessa, spesso al quinto atomo di carbonio di un anello della citosina. Questa conversione delle basi della citosina al methylcytosine 5 è catalizzata dai methyltransferases del DNA (DNMTs).  Questi residui modificati della citosina si trovano solitamente accanto ad una base della guanina (metilazione di CpG) ed il risultato è due cytosines metilati posizionati l'un l'altro diagonalmente sui fili opposti di DNA.

Lavoro differente di DNMTs insieme come de novo DNMTs, stabilente il reticolo del gruppo metilico su una sequenza di DNA o come manutenzione DNMTs che copia il reticolo di metilazione su un filo attuale di DNA al suo nuovo partner dopo la replica. La metilazione è rada ma globale in mammiferi, trovati nelle sequenze di CpG attraverso l'intero genoma, oltre a determinati allungamenti (di intorno un kilobase) dove il contenuto di CpG è elevato (isole di CpG). Quando quelle sequenze sono metilate, il risultato può essere fare tacere inadeguato dei geni quali i geni di soppressione del tumore.

La distribuzione globale di metilazione in mammiferi ha posato una sfida per i ricercatori in termini di scoprire se la metilazione è uno stato di standard o è mirata a alle sequenze specifiche del gene. Tuttavia, le isole di CpG sono trovate generalmente nella grande prossimità ai siti di inizio della trascrizione, suggerenti che ci sia un sistema istituito del riconoscimento.

Oltre a metilazione del DNA che è vitale a crescita e sviluppo sana, egualmente permette all'espressione dei geni retroviral di essere soppresso, con altre sequenze potenzialmente pericolose di DNA che hanno entrato e possono danneggiare nel host.

Un altro scopo importante di metilazione del DNA è la formazione della struttura della cromatina, che permette ad un unicellulare di svilupparsi in un organismo multicellulare complesso composto dei tessuti e degli organi differenti. Gli scienziati hanno stabilito che un certo de novo DNMTs fosse componenti dei complessi diricostruzione che raggiungono la ricostruzione eseguendo sul posto la metilazione del DNA per fissare sul posto la forma chiusa di cromatina.

Metilazione e malattia del DNA

I ricercatori corrente stanno esaminando i collegamenti fra metilazione del DNA e le malattie umane quale lupus, il cancro, la distrofia muscolare ed i vari difetti congeniti. I loro risultati potrebbero essere significativi nell'aiuto dello sviluppo delle terapie e per la comprensione ed impedire delle circostanze che si sviluppano durante lo sviluppo embrionale come conseguenza di metilazione anormale della stampa del gene e del cromosoma X.

Finora, molta di questa ricerca è stata messa a fuoco su cancro ed i geni soppressori del tumore, dal hypermethylation provoca spesso fare tacere dei geni soppressori del tumore in celle cancerogene. Confrontato alle celle normali, i genoma in cellule tumorali egualmente sono stati indicati per essere hypomethylated sopra tutti, con il hypermethylation che accade soltanto nei geni in questione nell'invasione delle cellule del tumore, nel controllo del ciclo cellulare, nella riparazione del DNA ed in altri trattamenti dove fare tacere piombo alla diffusione di cancro. Effettivamente, nel tumore del colon, è possibile individuare il hypermethylation nella fase iniziale nel corso della malattia, significante che il hypermethylation può servire da biomarcatore per la circostanza.

Sorgenti

  1. http://labs.genetics.ucla.edu/fan/papers/npp2012112a.pdf
  2. http://genesdev.cshlp.org/content/16/1/6
  3. http://www.sciencemag.org/content/293/5532/1068
  4. http://www.activemotif.com/documents/1654.pdf
  5. http://www.promega.com/~/media/files/
  6. http://www.nature.com/scitable/topicpage/the-role-of-methylation-in-gene-expression-1070
  7. http://helicase.pbworks.com/w/page/17605615/DNA%20Methylation

[Ulteriore lettura: Metilazione del DNA]

Last Updated: Aug 23, 2018

Sally Robertson

Written by

Sally Robertson

Sally has a Bachelor's Degree in Biomedical Sciences (B.Sc.). She is a specialist in reviewing and summarising the latest findings across all areas of medicine covered in major, high-impact, world-leading international medical journals, international press conferences and bulletins from governmental agencies and regulatory bodies. At News-Medical, Sally generates daily news features, life science articles and interview coverage.

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Comments

  1. Brittny Klinedinst Brittny Klinedinst United States says:

    So in other words, the lack of DNA methylation would cause cancer and other diseases not it's presence? Also, if most of this process is prominent during embryonic development, then how is it related to epigenetics considering epigenetics is based upon the idea that the environment can alter one's genetic make-up years after embryonic development?

    • Damien To Damien To United States says:

      Hi Brittny,

      I'm only an undergraduate science student (so I may be wrong!) but we learnt recently that our genetic make-up doesn't change over the course of our life, it is fixed from birth. What can change is the way our genes are expressed (or behave).

      Epigenetics are like a switch that allows certain genes to be switched on or off. Often we want them to be switched off (or suppressed). For example, having a genetic disposition to easily gain weight, is not very useful when living in a culture with abundant food.  

        The environments that influence these genes include your body's own internal environment and any environment outside of your body (your mother's womb, your home, your city etc).

           Smoking, (for example) may turn off the gene that suppresses tumour growth. DNA methylation allows the body to repair (or turn off) those switches. When we are born, different genes are either switched on or off. Some only determine eye colour, some suppress disease, and may not be able to be changed due to an abnormality occurring during the embryonic process.
      Hope that helps.

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