Metilarea ADN-ului este un mecanism epigenetic utilizat de celule pentru controlul expresiei genelor. La eucariote există mai multe mecanisme pentru controlul expresiei genelor, însă metilarea ADN-ului este o unealtă de semnalizare epigenetică care poate bloca genele în poziția „oprit”.
În ultimele decenii, oamenii de știință au făcut o serie de descoperiri în privința metilării ADN-ului și a importanței acestui mecanism pentru un număr de procese celulare, ca de exemplu dezvoltarea embrionului, inactivarea cromozomului X, amprentarea genetică, supresia genelor, carcinogeneza și stabilitatea cromozomilor. Cercetătorii au asociat metilarea anormală a ADN-ului cu câteva efecte adverse, inclusiv bolile omului.
ADN-ul conține combinații de patru nucleotide, și anume citozina (C), guanina (G), timina (T) și adenina (A). Metilarea ADN-ului se referă la adăugarea unei grupări metil (CH3) la catena de ADN, de obicei la al cincilea atom de carbon din inelul citozinei. Această conversie a citozinei în 5-metil-citozină este catalizată de enzimele numite metil-transferaze (DNMT). De regulă, aceste resturi de citozină modificate sunt localizate lângă guanină (metilare CpG), iar rezultatul este două citozine metilate situate în diagonală pe cele două catene de ADN opuse.
Mecanismul de metilare apare rar la mamifere, dar poate fi întâlnit pe scară globală în genomul acestor organisme, cu excepția unor porțiuni (de aproximativ o kilobază) unde conținutul de CpG este ridicat (insule CpG). Atunci când aceste secvențe sunt metilate, rezultatul poate fi inactivarea unor gene, așa cum sunt genele supresoare ale tumorilor.
Distribuția globală a metilării la mamifere a reprezentat o provocare pentru oamenii de știință, în sensul descoperirii dacă acest mecanism este o stare implicită sau este orientat spre anumite secvențe genetice specifice. Totuși, în general, insulele CpG se află în apropierea siturilor de unde începe transcripția, ceea ce sugerează că ele reprezintă un sistem de recunoaștere.
În afară de a fi esențială pentru o dezvoltare normală, metilarea ADN-ului permite suprimarea expresiei genelor retrovirale, împreună cu alte secvențe de ADN potențial periculoase ce au pătruns în gazdă.
Un al rol important al mecanismului de metilare a ADN-ului este formarea structurii cromatinei, care permite unei singure celule să dea naștere unui organism pluricelular complex, alcătuit din diferite țesuturi și organe. Unele metil-transferaze sunt componente ale unor complexe de remodelare a cromatinei, care realizează acest lucru prin metilarea pe loc a ADN-ului pentru fixarea cromatinei.
Metilarea ADN-ului și bolile
Cercetătorii studiază în prezent legăturile dintre metilarea ADN-ului și boli umane precum lupusul, cancerul, distrofia musculară și diverse defecte congenitale. Descoperirile lor ar putea fi semnificative în dezvoltarea de terapii și pentru înțelegerea și prevenirea afecțiunilor care pot apărea în timpul dezvoltării embrionare ca urmare a metilării anormale a cromozomului X și a amprentării genelor.
Până în prezent, o mare parte din aceste cercetări s-au concentrat pe cancer și gene supresoare tumorale, deoarece hipermetilarea duce adesea la inactivarea genelor supresoare tumorale din celulele canceroase. Comparativ cu celulele normale, s-a demonstrat că genomurile celulelor canceroase sunt, de asemenea, hipometilate în general, hipermetilarea apărând doar în genele implicate în invazia celulelor tumorale, controlul ciclului celular, repararea ADN-ului și alte procese în care reducerea la tăcere a genelor ar duce la răspândirea cancerului.
Într-adevăr, în cancerul de colon, este posibil să se detecteze hipermetilarea la o perioadă timpurie din evoluția bolii, ceea ce înseamnă că hipermetilarea poate servi drept biomarker pentru această afecțiune.
Sursa: News Medical