Metylering er en kjemisk prosess der en metylgruppe overføres fra ett molekyl til et annet. I DNA-metylering kobles en metylgruppe til en bestemt del av DNA, og endrer dermed en byggestein av genetisk materiale.
Hva er DNA-metylering?
I DNA-metylering kobles en metylgruppe til en bestemt del av DNA, og endrer dermed en byggestein av genetisk materiale. Ved DNA-metylering fester en metylgruppe seg til spesifikke DNA-nukleotider. DNA, også kjent som deoksyribonukleinsyre, er bærer av genetisk informasjon. Ved hjelp av informasjonen som er lagret i DNA, proteiner kan produseres. DNA-strukturen tilsvarer den til en taustige, hvor strengene til taustigen vrides i et spiralformet mønster for å danne en såkalt dobbel helixstruktur. Sidedelene av taustigen er dannet av sukker og fosfat rester. Trinnstigenes trinn representerer organisk baser. De baser av DNA kalles adenin, cytosin, guanin og tymin. To baser hver kobles sammen som et par for å danne et tau stig. Baseparene er hver dannet av to komplementære baser: Adenin og tymin, og cytosin og guanin. Et nukleotid er et molekyl dannet av en fosfaten sukkerog en basiskomponent. Under DNA-metylering, spesiell enzymer, metyltransferasene, fester en metylgruppe til basecytosinet. Slik dannes metylcytosin.
Funksjon og oppgave
DNA-metyleringer betraktes som markører som tillater at cellen bruker eller ikke bruker visse områder av DNA. De representerer en mekanisme for gen regulering. Derfor kan de også kalles på / av-brytere, siden metylering av en base i de fleste tilfeller forhindrer en kopi av de berørte gen fra transkribering av DNA. DNA-metylering sikrer at DNA kan brukes på forskjellige måter uten å endre selve DNA-sekvensen. Metylering skaper ny informasjon om genomet, dvs. genetisk materiale. Dette blir referert til som et epigenom og prosessen med epigenetikk. Epigenomet er forklaringen på det faktum at identisk genetisk informasjon kan generere forskjellige celler. For eksempel kan humane stamceller gi opphav til et bredt utvalg av vev. En enkelt eggcelle kan til og med gi opphav til et helt menneske. Epigenomet i cellen bestemmer hvilken form og funksjon den får. De merkede gener viser dermed cellen hva de skal gjøre for den. En muskelcelle bruker bare de merkede delene av DNA som er relevante for arbeidet. Det samme gjør nerveceller, hjerte celler eller celler i lunge. Merkingene av metylgruppene er fleksible. De kan fjernes eller flyttes. Dette ville gjøre den tidligere deaktiverte DNA-delen aktiv igjen. Denne fleksibiliteten er nødvendig fordi det er et konstant samspill mellom genomet og miljøet. DNA-metylering tar opp disse miljøpåvirkningene. DNA-metyleringer kan også være stabile og arves fra en generasjon celler til den neste. Dermed bare i den sunne kroppen milt celler kan noensinne produseres i milten. Dette sikrer at det respektive organet kan oppfylle sine oppgaver. Imidlertid kan epigenetiske endringer overføres ikke bare fra en celle til den neste, men også fra en generasjon til den neste. Ormer arver for eksempel immunitet mot visse virus via DNA-metylering.
Sykdommer og plager
Patologiske endringer i epigenomet har blitt oppdaget i mange sykdommer til dags dato og har blitt identifisert som årsaken til sykdommer innen immunologi, nevrologi og spesielt onkologi. I vev påvirket av kreftdefekter i epigenomet er nesten alltid tydelige i tillegg til defekter i DNA-sekvensen i seg selv. I svulster observeres ofte et unormalt DNA-metyleringsmønster. Metylering kan enten økes eller reduseres. Begge har vidtrekkende konsekvenser for cellen. Ved økt metylering, dvs. hypermetylering, kan såkalte tumorundertrykkelsesgener inaktiveres. Tumorundertrykkelsesgener styrer cellesyklusen og kan indusere programmert celledød av den skadede cellen hvis celledegenerasjon er nært forestående. Hvis tumorundertrykkelsesgenene er inaktive, kan tumorceller spre seg uhindret. I tilfelle redusert lokal metylering (hypometylering) kan skadelige DNA-elementer aktiveres utilsiktet. I tilfelle feil merking av metylgruppene, blir dette også referert til som epimutasjon. Dette fører til ustabilitet i genomet. Noen kreftfremkallende stoffer har vist seg å forstyrre metyleringsprosessen i celler. Endringene i metyleringsmønstre skiller seg fra kreft pasient til kreftpasient. For eksempel en pasient med leveren kreft har andre metyleringsmønstre enn en pasient med prostata kreft. Forskere er i økende grad i stand til å klassifisere svulster basert på metyleringsmønstre. Forskere kan også fortelle hvor langt en svulst har kommet, og i beste fall hvordan den kan behandles. Imidlertid er analysen av DNA-metylering som en diagnostisk og terapeutisk metode ennå ikke fullt utviklet, så det vil gå flere år før metodene faktisk blir brukt utenfor forskningsfeltet. En veldig spesifikk sykdom som har sitt utspring i metylering er ICF-syndromet. Det er forårsaket av en mutasjon i DNA-metyltransferase, enzymet som kobler metylgruppene til nukleotidene. Dette fører til en undermetylering av DNA hos berørte individer. Resultatet er tilbakevendende infeksjoner pga immunsvikt. I tillegg, kortvokst og svikt i å trives kan forekomme.
