مثيلة الحمض النووي

الميثلة هي عملية كيميائية يتم فيها نقل مجموعة الميثيل من جزيء إلى جزيء آخر. عند مثيلة الحمض النووي تتزاوج مجموعة الميثيل مع جزء معين من الحمض النووي وبالتالي تغير لبنة بناء المادة الجينية.

ما هي مثيلة الحمض النووي؟

في مثيلة الحمض النووي ، ترتبط مجموعة الميثيل ببعض النيوكليوتيدات في الحمض النووي. الحمض النووي ، المعروف أيضًا باسم DNA أو الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين ، هو الناقل للمعلومات الجينية. بمساعدة المعلومات المخزنة في الحمض النووي ، يمكن إنتاج البروتينات.

تتوافق بنية الحمض النووي مع هيكل سلم الحبل ، حيث يتم لف أعمدة سلم الحبل بطريقة حلزونية ، مما يؤدي إلى تكوين ما يسمى هيكل الحلزون المزدوج. الأجزاء الجانبية لسلم الحبل مصنوعة من مخلفات السكر والفوسفات. تمثل درجات سلم الحبل القواعد العضوية ، وقواعد الحمض النووي هي الأدينين والسيتوزين والجوانين والثايمين.

تتصل قاعدتان كزوج لتشكيل درجة سلم حبل. يتكون كل زوج من الأزواج القاعدية من قاعدتين تكميليتين: الأدينين والثيمين وكذلك السيتوزين والجوانين. النوكليوتيدات عبارة عن جزيء يتكون من فوسفات وسكر ومكون أساسي. في مثيلة الحمض النووي ، تقوم إنزيمات خاصة ، إنزيمات الميثيل ، بربط مجموعة ميثيل بالسيتوزين الأساسي. هذه هي الطريقة التي يتم بها إنشاء ميثيل سيتوزين.

الوظيفة والمهمة

تعتبر ميثيلات الحمض النووي علامات تمكّن الخلية من استخدام أو عدم استخدام مناطق معينة من الحمض النووي. إنها تمثل آلية لتنظيم الجينات ، وبالتالي يمكن الإشارة إليها أيضًا بمفاتيح التشغيل والإيقاف ، حيث تمنع مثيلة القاعدة في معظم الحالات نسخة من الجين المعني أثناء نسخ الحمض النووي.

يضمن مثيلة الحمض النووي أنه يمكن استخدام الحمض النووي بطرق مختلفة دون تغيير تسلسل الحمض النووي نفسه. الميثيل يخلق معلومات جديدة عن الجينوم ، أي التركيب الجيني. يتحدث المرء عن الإبيجينوم وعملية علم التخلق. يشرح الإيبيجينوم سبب قدرة الخلايا المختلفة على توليد معلومات وراثية متطابقة. على سبيل المثال ، يمكن أن تنشأ مجموعة متنوعة من أنواع الأنسجة من الخلايا الجذعية البشرية. يمكن لشخص كامل أن يخرج من خلية البويضة الفردية. يقرر epigenome للخلية الشكل والوظيفة التي تأخذها. توضح الجينات المحددة للخلية ما يجب القيام به من أجلها. تستخدم الخلية العضلية فقط الأجزاء المحددة من الحمض النووي ذات الصلة بعملها. تفعل الخلايا العصبية وخلايا القلب أو الخلايا في الرئتين الشيء نفسه.

علامات مجموعات الميثيل مرنة. يمكن إزالتها أو نقلها. هذا من شأنه أن يجعل قطعة الحمض النووي المعطلة سابقًا نشطة مرة أخرى. هذه المرونة ضرورية لأن هناك تفاعل مستمر بين الجينوم والبيئة. تأخذ مثيلة الحمض النووي هذه التأثيرات البيئية.

يمكن أن تكون مثيلات الحمض النووي أيضًا مستقرة ويتم نقلها من جيل واحد من الخلايا إلى الجيل التالي. في الجسم السليم ، يمكن أن تتطور خلايا الطحال فقط في الطحال. هذا يضمن أن الهيئة المعنية يمكنها أداء مهامها.

لا يمكن نقل التغييرات اللاجينية فقط من خلية إلى أخرى ، ولكن أيضًا من جيل إلى آخر. على سبيل المثال ، ترث الديدان المناعة ضد فيروسات معينة من خلال مثيلة الحمض النووي.

الامراض والاعتلالات

تم حتى الآن اكتشاف التغيرات المرضية في الإبيجينوم في العديد من الأمراض وتم تحديدها على أنها سبب الأمراض في مجالات علم المناعة وعلم الأعصاب وعلم الأورام على وجه الخصوص.

في الأنسجة المتأثرة بالسرطان ، بالإضافة إلى العيوب في تسلسل الحمض النووي نفسه ، توجد دائمًا أخطاء في الإبيجينوم. غالبًا ما يُلاحظ نمط غير طبيعي من مثيلة الحمض النووي في الأورام. يمكن زيادة أو تقليل المثيلة. كلاهما له عواقب بعيدة المدى على الخلية. مع زيادة المثيلة ، أي فرط الميثيل ، يمكن تعطيل ما يسمى بالجينات الكابتة للورم. تتحكم الجينات الكابتة للورم في دورة الخلية ويمكن أن تؤدي إلى موت الخلية المبرمج للخلية التالفة إذا كان هناك تهديد بتنكس الخلية. إذا كانت الجينات الكابتة للورم غير نشطة ، يمكن أن تتكاثر الخلايا السرطانية دون عوائق.

مع انخفاض الميثيل المحلي (hypomethylation) ، يمكن تنشيط عناصر الحمض النووي الضارة عن غير قصد. إذا تم تصنيف مجموعات الميثيل بشكل غير صحيح ، يُشار إلى ذلك أيضًا باسم التضمين. هذا يؤدي إلى عدم استقرار الجينوم.ثبت أن بعض المواد المسببة للسرطان تتداخل مع عملية المثيلة في الخلايا.

تختلف التغييرات في أنماط المثيلة من مريض بالسرطان إلى مريض بالسرطان. على سبيل المثال ، المريض المصاب بسرطان الكبد لديه مستويات مثيلة مختلفة عن مريض سرطان البروستاتا. بهذه الطريقة ، أصبح الباحثون قادرين بشكل متزايد على تصنيف الأورام بناءً على نمط المثيلة لديهم. يمكن للباحثين أيضًا معرفة مدى تقدم الورم وأفضل طريقة لعلاجه. ومع ذلك ، فإن تحليل مثيلة الحمض النووي كطريقة تشخيصية وعلاجية لم يتم تطويره بالكامل بعد ، لذا ستمر بضع سنوات قبل أن يمكن استخدام الطرق حقًا خارج مجال البحث.

من الأمراض الخاصة جدًا التي ترجع أصولها إلى المثيلة متلازمة ICF. هناك طفرة في DNA methyltransferase ، الإنزيم الذي يقرن مجموعات الميثيل بالنيوكليوتيدات. نتيجة لذلك ، هناك نقص في مثيلة الحمض النووي في المصابين. والنتيجة هي عدوى متكررة بسبب نقص المناعة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يحدث قصر القامة والفشل في الازدهار.