DNA metilasyonu ve histon asetilasyonu arasındaki temel fark, DNA metilasyonunun gen inaktivasyonuna yol açan metillenmiş DNA bazları ile sonuçlanması, histon asetilasyonu ise nükleozom yapısıyla ilişkili histon proteinlerinin bir modifikasyonudur.
Epigenetik modifikasyonlar, DNA'nın doğal dizisinde herhangi bir değişikliğe neden olmadan gen ekspresyonunun düzenlenmesiyle sonuçlanan modifikasyonlardır. Bu bağlamda, iki ana kimyasal modifikasyon, DNA metilasyonu ve histon modifikasyonu, DNA'da oryantasyonel değişikliklere neden olarak gerçekleşir ve gen ekspresyonunun aktivasyonuna veya inaktivasyonuna yol açar.
DNA Metilasyonu Nedir?
DNA metilasyonu, hücrelerde gerçekleşen ana epigenetik modifikasyondur. Gen ifadesini değiştirir veya düzenler. Bu fenomende, DNA bazları metil transferazların yardımıyla metillenir. Metil grupları, S-adenosil metioninden transfer edilir. DNA bazlarının rastgele metilasyonu, gen ifadesinin inaktivasyonuna yol açar. DNA'nın metilasyonu, promotör sekanslar, CpG adaları, proksimal ve distal düzenleyici elemanlar gibi DNA'nın düzenleyici bölgelerinde gerçekleştiğinde, bu sekanslar modifiye edilir ve bu düzenleyici bölgelerin fonksiyon kaybına yol açar. Sonuç olarak, transkripsiyon faktörleri beklendiği gibi bağlanmayacaktır ve transkripsiyonel seviyede gen ekspresyonunun inaktivasyonu veya aşağı regülasyonu gerçekleşir. Ayrıca, bu DNA modifikasyonları, transkripsiyon işlemi sırasında RNA polimerazın kararlı kalması için afinitesini de az altacaktır.
Şekil 01: DNA Metilasyonu
DNA bölgelerinin DNA metilasyonu veya hiper-metilasyonu da, genlerin ekspresyonunu düzenleme yöntemi olarak seçilen genlerin susturulmasında önemli bir süreç olan genomik damgalamaya yol açar. Mutasyonlar, genlerde DNA metilasyonunu aktive eder. Çevresel faktörler, stres, diyet, alkol ve diğer dışsal faktörler de DNA metilasyonunu aktive eder. Örneğin, yüksek oranda metil donör bileşimi içeren uzun süreli bir diyet düzeni, DNA metilasyonunun hiper aktivasyonuna yol açabilirken, çok düşük konsantrasyonlarda metil donörleri oluşturan uzun süreli bir diyet düzeni, DNA'nın demetilasyonuna yol açabilir.
Histon Asetilasyonu Nedir?
Histon modifikasyonu, gen düzenlemesine neden olan başka bir epigenetik modifikasyon türüdür. Ökaryotların kromozomal organizasyonu sırasında nükleozom oluşumu ile ilişkili farklı histon proteinleri üzerinde birçok farklı kimyasal modifikasyon gerçekleşir. Bu modifikasyonlar arasında fosforilasyon, asetilasyon, metilasyon, glikozilasyon ve ubiquitination bulunur.
Şekil 02: Histon Asetilasyonu
Histon asetilasyonuna, farklı histon alt birimlerinin amino asit kalıntılarını asetilleyen asetil transferaz enzimleri aracılık eder. Histon proteinlerinin lizin amino asit kalıntıları kolayca asetillenir. Asetilasyonun ardından yoğunlaşma gerçekleşir ve daha açık bir yapı oluşur. Bu, DNA'nın transkripsiyonel aktivasyon için daha fazla maruz kalmasına izin verecektir. Nükleozom yapısının yoğunlaşmasının neden olduğu bu yönelimsel değişiklik, RNA polimerazın ve transkripsiyon faktörlerinin, transkripsiyonu başlatmak için kolayca alınmasına izin verecektir. Buna karşılık, histon deasetilasyonu gerçekleştiğinde, nükleozom yapısı, transkripsiyonun aktivasyonunu önleyecek olan kondenzasyona uğrar.
DNA Metilasyonu ve Histon Asetilasyonu Arasındaki Benzerlikler Nelerdir?
- Her ikisi de gen ifadesini düzenlemek için gerçekleşen epigenetik modifikasyonlardır.
- İkisi de sadece ökaryotlarda gerçekleşir.
- Ayrıca, bir enzimatik aktivitenin sonucu olarak kimyasal modifikasyonlar her iki senaryoda da gerçekleşir.
- Çevre, stres, diyet ve alkol gibi dış faktörler her iki süreci de düzenler.
- Her iki işlem de herhangi bir DNA dizisi değişikliğine neden olmaz.
- Bu işlemler çekirdekte gerçekleşir.
DNA Metilasyonu ve Histon Asetilasyonu Arasındaki Fark Nedir?
DNA metilasyonu ve histon asetilasyonu epigenetik modifikasyonlardır. Bununla birlikte, DNA metilasyonu DNA seviyesinde gerçekleşirken, histon asetilasyonu, proteinlerde histon proteinlerinin translasyon sonrası bir modifikasyonu olarak gerçekleşen kimyasal bir kovalent modifikasyondur. Bu, DNA metilasyonu ile histon asetilasyonu arasındaki temel farktır. DNA metilasyonu, transkripsiyonun başlamasını inhibe ederken ve RNA stabilitesini az altırken transkripsiyonu inaktive eder. Buna karşılık, histon asetilasyonu, transkripsiyonun aktivasyonuna yol açan nükleozomun yoğunlaşmasına yol açacaktır.
Aşağıdaki infografik, DNA metilasyonu ve histon asetilasyonu arasındaki farkları yan yana karşılaştırma için tablo halinde sunar.
Özet – DNA Metilasyonu ve Histon Asetilasyonu
Epigenetik modifikasyonlar, çevresel dalgalanmalara yanıt olarak düzenlemeyi kolaylaştırarak gen ekspresyon yoluna çok çeşitlilik getirmede esastır. DNA metilasyonu ve histon asetilasyonu, sırasıyla gen ekspresyonunu inaktive eden ve aktive eden iki ana epigenetik mekanizma türüdür. Her iki mekanizma da DNA dizisini değiştirmezken, gen ekspresyonunu destekleyen veya inhibe eden DNA'nın oryantasyonel değişikliklerinin yaratılmasına katılır. DNA metilasyonu, DNA bazlarının metillenmesiyle modifiye edilmesiyle sonuçlanır. Buna karşılık, histon asetilasyonu, seçilmiş amino asit kalıntılarının asetilasyonu olup, yoğunlaşmış kromatine yol açar. Bu mekanizmalar, uyaranlara yanıt olarak aktive edilir ve belirli bir genin ekspresyonunun düzenlenmesinde önemli bir rol oynar. Böylece, bu, DNA metilasyonu ve histon asetilasyonu arasındaki farkı özetler.
