Methylering is een chemisch proces waarbij een methylgroep wordt overgedragen van het ene molecuul naar het andere. Bij DNA-methylatie koppelt een methylgroep zich aan een specifiek deel van het DNA, waardoor een bouwsteen van het genetisch materiaal verandert.
Wat is DNA-methylatie?
Bij DNA-methylatie koppelt een methylgroep zich aan een specifiek deel van het DNA, waardoor een bouwsteen van het genetisch materiaal verandert. Bij DNA-methylatie hecht een methylgroep zich aan specifieke nucleotiden van DNA. DNA, ook wel bekend als desoxyribonucleïnezuur, is de drager van genetische informatie. Met behulp van de informatie die is opgeslagen in het DNA, eiwitten kan worden geproduceerd. De structuur van DNA komt overeen met die van een touwladder, waarbij de strengen van de touwladder in een spiraalvormig patroon worden gedraaid tot een zogenaamde dubbele helixstructuur. De zijdelen van de touwladder zijn gevormd uit suiker en fosfaat residuen. De sporten van de touwladder staan voor organisch bases. De bases van het DNA worden adenine, cytosine, guanine en thymine genoemd. Twee bases elk verbinden als een paar om een sport van een touwladder te vormen. De basenparen worden elk gevormd door twee complementaire basen: Adenine en Thymine, en Cytosine en Guanine. Een nucleotide is een molecuul gevormd uit een fosfaat, een suiker, en een basiscomponent. Tijdens DNA-methylatie, bijzonder enzymen, de methyltransferasen, hechten een methylgroep aan het basische cytosine. Dit is hoe methylcytosine wordt gevormd.
Functie en taak
DNA-methylaties worden beschouwd als markers waarmee de cel bepaalde delen van het DNA wel of niet kan gebruiken. Ze vertegenwoordigen een mechanisme voor gen regulatie. Daarom zouden ze ook aan / uit-schakelaars kunnen worden genoemd, omdat methylering van een base in de meeste gevallen een kopie van de getroffen persoon voorkomt gen van het transcriberen van DNA. DNA-methylatie zorgt ervoor dat DNA op verschillende manieren kan worden gebruikt zonder de DNA-sequentie zelf te veranderen. Methylering zorgt voor nieuwe informatie over het genoom, het erfelijk materiaal. Dit wordt een epigenoom genoemd en het proces van epigenetica Het epigenoom is de verklaring voor het feit dat identieke genetische informatie verschillende cellen kan genereren. Menselijke stamcellen kunnen bijvoorbeeld een grote verscheidenheid aan weefsels voortbrengen. Een enkele eicel kan zelfs een hele mens voortbrengen. Het epigenoom van de cel bepaalt welke vorm en functie het aanneemt. De gemarkeerde genen laten de cel dus zien wat hij ervoor moet doen. Een spiercel gebruikt alleen de gemarkeerde stukjes DNA die relevant zijn voor zijn werk. Net als zenuwcellen, hart- cellen of cellen van de long De markeringen door de methylgroepen zijn flexibel. Ze kunnen worden verwijderd of verplaatst. Dit zou de eerder gedeactiveerde DNA-sectie weer actief maken. Deze flexibiliteit is nodig omdat er een constant samenspel is tussen het genoom en de omgeving. DNA-methylering pikt deze omgevingsinvloeden op. DNA-methylaties kunnen ook stabiel zijn en worden overgeërfd van de ene generatie cellen naar de volgende. Dus alleen in het gezonde lichaam milt cellen kunnen ooit in de milt worden geproduceerd. Dit zorgt ervoor dat het betreffende orgel zijn taken kan vervullen. Epigenetische veranderingen kunnen echter niet alleen van de ene cel naar de andere worden overgedragen, maar ook van de ene generatie op de volgende. Wormen erven bijvoorbeeld immuniteit voor bepaalde personen virussen via DNA-methylatie.
Ziekten en kwalen
Pathologische veranderingen in het epigenoom zijn tot nu toe bij veel ziekten gedetecteerd en zijn geïdentificeerd als de oorzaak van ziekten op het gebied van immunologie, neurologie en vooral oncologie. In weefsels die zijn aangetast door kankerzijn defecten in het epigenoom bijna altijd duidelijk naast defecten in de DNA-sequentie op zich. Bij tumoren wordt vaak een abnormaal DNA-methylatiepatroon waargenomen. Methylering kan worden verhoogd of verlaagd. Beiden hebben verstrekkende gevolgen voor de cel. Bij verhoogde methylering, dwz hypermethylering, kunnen zogenaamde tumorsuppressorgenen worden geïnactiveerd. Tumorsuppressorgenen controleren de celcyclus en kunnen geprogrammeerde celdood van de beschadigde cel induceren als celdegeneratie op handen is. Als de tumorsuppressorgenen inactief zijn, kunnen tumorcellen ongehinderd prolifereren. Bij verminderde lokale methylering (hypomethylering) kunnen onbedoeld schadelijke DNA-elementen worden geactiveerd. Bij onjuiste labeling door de methylgroepen wordt dit ook wel epimutatie genoemd. Dit leidt tot een instabiliteit van het genoom. Van sommige kankerverwekkende stoffen is aangetoond dat ze het methyleringsproces in cellen verstoren. De veranderingen in methyleringspatronen verschillen van kanker patiënt aan kankerpatiënt. Bijvoorbeeld een patiënt met lever kanker heeft andere methyleringspatronen dan een patiënt met prostaat kanker. Onderzoekers zijn in toenemende mate in staat tumoren te classificeren op basis van methylatiepatronen. Onderzoekers kunnen ook vertellen hoe ver een tumor is gevorderd en, in het beste geval, hoe deze kan worden behandeld. De analyse van DNA-methylatie als diagnostische en therapeutische methode is echter nog niet volledig ontwikkeld, dus het zal nog enkele jaren duren voordat de methoden ook daadwerkelijk buiten het onderzoeksveld worden toegepast. Een zeer specifieke ziekte die zijn oorsprong vindt in methylering, is het ICF-syndroom. Het wordt veroorzaakt door een mutatie in DNA-methyltransferase, het enzym dat de methylgroepen aan de nucleotiden koppelt. Dit leidt tot een onder-methylering van het DNA bij getroffen individuen. Het resultaat is terugkerende infecties als gevolg van immunodeficiency. Bovendien, korte gestalte en mislukking om te gedijen kan voorkomen.
