Diferença entre o DNA e a metilação da histona

Diferença chave - DNA vs metilação da histona
 

Metilação é um processo biológico pelo qual um grupo metila (CH₃) é adicionado a uma molécula e modificado para aprimorar ou reprimir sua atividade. No contexto da genética, a metilação pode ocorrer em dois níveis: metilação do DNA e metilação da histona. Ambos os processos afetam diretamente o processo de transcrição de genes e controlam a expressão de genes. Na metilação do DNA, um grupo metil é adicionado ao nucleotídeo citosina ou adenina da molécula de DNA, que modifica os dois resíduos nucleotídicos para reprimir a função da transcrição gênica e impedir a expressão de genes. Na metilação da histona, um grupo metil é adicionado aos aminoácidos da proteína histona. Essa é a principal diferença entre a metilação do DNA e da histona.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é metilação do DNA
3. O que é metilação da histona
4. Semelhanças entre o DNA e a metilação da histona
5. Comparação Lado a Lado - Metilação de DNA x Histona na Forma Tabular
6. Resumo

O que é a metilação do DNA?

O processo epigenético pelo qual os grupos metil são adicionados a uma molécula de DNA para controlar a expressão dos genes é conhecido como metilação do DNA. A metilação do DNA não altera a sequência do DNA, mas afeta a atividade do DNA. Esse processo é necessário para o desenvolvimento normal de um organismo e está ligado a muitos processos importantes do corpo, que incluem preservação da estabilidade cromossômica, desenvolvimento embrionário, carcinogênese, envelhecimento, inativação do cromossomo x e repressão de elementos transponíveis. Quando o processo de metilação ocorre na região promotora de um gene, ele está envolvido na repressão da transcrição gênica. Uma molécula de DNA consiste em uma combinação de quatro (04) nucleotídeos: adenina, guanina, timina e citosina. Das quatro bases do DNA, a adenina e a citosina podem ser metiladas. Durante a metilação do DNA, um grupo metil é adicionado ao 5^º carbono do anel citosina para converter a base citosina em 5-metilcitosina. Esse processo de modificação de resíduos de citosina é catalisado por uma enzima conhecida como DNA metiltransferase. Uma base de citosina modificada está presente ao lado de uma base de guanina. Portanto, na estrutura helicoidal dupla do DNA, bases de citosina modificadas estão presentes na diagonal entre si em cadeias de DNA opostas.

Figura 01: Metilação do DNA

A metilação da adenina é um processo encontrado em plantas, bactérias e mamíferos. A metilação do DNA de plantas e outros organismos é encontrada em três contextos de sequência diferentes. Eles são CG, CHH e CHG, onde H refere-se a adenina, timina ou citosina.

O que é metilação da histona?

A histona é uma proteína que compõe o nucleossomo, que é a unidade estrutural do cromossomo eucariótico. O nucleossomo envolve a dupla hélice do DNA, o que resulta na formação de cromossomos. A metilação da histona é um processo que transfere grupos metila para os aminoácidos da proteína histona. O DNA é enrolado em torno de dois conjuntos de proteínas histonas idênticas, chamadas octâmeros de proteínas. Os quatro tipos de proteínas histonas (duas cópias cada) envolvidas nessa formação são H2A, H2b, H3 e H4. Esses quatro tipos de proteínas histonas consistem em uma extensão da cauda. Essas extensões de cauda atuam como alvos da modificação de nucleossomos por metilação. A ativação e inativação do DNA depende muito do resíduo da cauda que é metilado e de sua capacidade de metilação.

Figura 02: Metilação da histona

A metilação de histonas afeta diretamente a transcrição de genes. Tem a capacidade de aumentar ou diminuir o processo, que depende do tipo de aminoácidos na proteína histona a ser metilada e do número de grupos metil ligados. O processo de transcrição é aprimorado devido a algumas reações de metilação que enfraquecem as ligações presentes entre as caudas de histonas e o DNA. Isso ocorre devido à ativação do processo de desenrolamento do DNA do nucleossomo, o que facilita a interação entre os fatores de transcrição, polimerases e DNA. Este processo é um passo crítico na regulação da expressão gênica e resulta na expressão de diferentes genes por diferentes células. A metilação das proteínas histonas ocorre nos resíduos da cauda, ​​mais comumente nos resíduos de lisina (K) das caudas de histonas H3 e H4 e também na arginina (R). Lisina e arginina são aminoácidos. A histona metiltransferase é uma enzima utilizada para transferir grupos metil para lisina e arginina, os resíduos da cauda das proteínas histona H3 e H4.

Qual é a semelhança entre o DNA e a metilação da histona?

• Nos dois processos, grupos metil são adicionados.

Qual é a diferença entre DNA e metilação de histonas?

Metilação de DNA vs Histona
A adição de um grupo metil aos nucleotídeos de citosina ou adenina de uma molécula de DNA é conhecida como metilação do DNA.	A transferência de grupos metil para os aminoácidos das proteínas histonas é conhecida como metilação da histona.
Catalisador
A adição do grupo metil ao resíduo de citosina é catalisada pela DNA metiltransferase.	A reação que transfere grupos metila para o aminoácido da proteína histona é catalisada pela histona metiltransferase.
Função
Se a metilação do DNA ocorre na região promotora de um gene, suprime a transcrição de genes e impede a expressão gênica.	Se ocorrer a metilação da histona, ela promove o desenrolamento do DNA do nucleossomo envolvido e facilita a interação dos fatores de transcrição e polimerases com o DNA e aprimora o processo de transcrição gênica.

Resumo - DNA vs Histona Metilação

A metilação é um processo pelo qual um grupo metil é adicionado a uma molécula como DNA ou proteína. No contexto da genética, a metilação do DNA e a metilação das histonas afetam diretamente a regulação da transcrição de um gene e controlam a expressão gênica das células. As reações de metilação do DNA e metilação da histona são catalisadas pela DNA e histona metiltransferase, respectivamente. Quando um grupo metil é adicionado ao DNA, ele é conhecido como metilação do DNA e, quando um grupo metil é adicionado aos aminoácidos da proteína histona, é conhecido como metilação da histona. Essa é a diferença entre a metilação do DNA e da histona.

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Referências:

1. Rose, Nathan R. e Robert J. Klose. "Entendendo a relação entre a metilação do DNA e a metilação da histona lisina". Biochimica et Biophysica Acta, Elsevier Pub. Co, dezembro de 2014, disponível aqui. Acessado em 29 de agosto de 2017
2. Kondo, Yutaka. "Conversa cruzada epigenética entre metilação do DNA e modificações de histonas em cânceres humanos". Yonsei Medical Journal, Faculdade de Medicina da Universidade Yonsei, 31 de agosto de 2009, disponível aqui. Acessado em 29 de agosto de 2017

Cortesia da imagem:

1. “Metilação do DNA” Por Mariuswalter - Trabalho próprio (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. “Figura 16 03 02” Por CNX OpenStax (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia