후성 유전학은 유전자의 뉴클레오티드 서열의 변화로 인해 발생하지 않는 특정 유기체의 표현형에서 유전 적 변화에 대한 연구입니다. 유전자 발현의 후성 유전 학적 조절은 조직-특이 적 유전자 발현, X 염색체의 불 활성화 및 게놈 각인 (유전자-특이 적 방식으로 유전자의 발현)에 관여함에 따라 세포 기능에 중요한 역할을한다. 또한, 후성 유전자의 발현의 장애는 암을 포함한 질병을 유발한다. 후성 유전 학적 유전자 조절에 관여하는 메카니즘은 DNA 메틸화, 번역되지 않은 RNA, 염색질 구조 및 변형이다. 이 기사는 유전자 발현에 대한 DNA 메틸화의 효과를 설명합니다.
주요 영역이 적용됩니다
1. DNA 메틸화는 무엇입니까
- 정의, 게놈의 분포, 중요성
2. 유전자 발현에 대한 DNA 메틸화의 효과
- 메틸화의 기능
3. 세포 기능에서 DNA 메틸화의 역할은 무엇입니까
-조직-특이 적 유전자 발현, X 염색체의 불 활성화, 게놈 각인
주요 용어 :CPG 섬, DNA 메틸화, 후성 유전학, 게놈 각인, 조직-특이 적 유전자 발현, X- 불 활성화
DNA 메틸화
DNA 메틸화는 메틸 그룹의 첨가를 말합니다 (-ch 3 ) 5'-CPG-3 '부위에서 공유 적 기초 시토신 (C)에. CPG 부위는 시토신 뉴클레오티드가 선형 DNA 가닥의 5 '내지 3'방향을 따라 구아닌 뉴클레오티드를 따르는 DNA 영역이다. 시토신은 포스페이트 (P) 그룹을 통해 구아닌 뉴클레오티드와 연결되어있다. DNA 메틸화는 DNA 메틸 트랜스퍼 라제에 의해 조절된다. 비 메틸화 및 메틸화 된 시토신은도 1 에 도시되어있다. .
그림 1 :비 메틸화 및 메틸화 된 시토신
메틸화되지 않은 CPG 사이트는 무작위로 분산되거나 클러스터에 배열 될 수 있습니다. CPG 사이트의 클러스터를 'CPG Islands'라고합니다. 이 CPG 섬은 많은 유전자의 프로모터 영역에서 발생합니다. 대부분의 세포에서 발현되는 하우스 키핑 유전자는 비 메틸화 된 CPG 섬을 함유한다. 많은 경우에, 메틸화 된 CPG 섬은 유전자의 억압을 유발한다. 따라서, DNA 메틸화는 배아 발달과 같은 생애의 특정 시간뿐만 아니라 상이한 조직에서 유전자의 발현을 조절한다. 진화 전반에 걸쳐, DNA 메틸화는 조용한 복제 된 전이성 요소, 반복적 인 서열 및 바이러스 DNA와 같은 외래 DNA에서 숙주 세포의 방어 메커니즘으로서 중요하다.
.유전자 발현에 대한 DNA 메틸화의 효과는 무엇입니까
게놈의 CPG 부위의 후성 유전 적 표시는 종에 고유합니다. 그것은 평생 동안 안정적이며 유전 적입니다. 많은 CPG 부위는 인간 게놈에서 메틸화됩니다. DNA 메틸화의 주요 기능은 특정 세포의 요구 사항에 따라 유전자 발현을 조절하는 것이다. 포유류의 전형적인 DNA 메틸화 환경 .
그림 2 :포유류의 DNA 메틸화 환경
유전자 발현은 인핸서와 같은 유전자의 조절 서열에 전사 인자의 결합에 의해 시작된다. DNA 메틸화에 의해 염색질 구조로 가져온 변화는 전사 인자의 조절 서열에 대한 접근을 제한한다. 또한, 메틸화 된 CPG 부위는 메틸 -CPG 결합 도메인 단백질을 유치하여 히스톤 변형을 담당하는 억제 복합체를 모집한다. 히스톤은 DNA의 포장을 변경하는 염색질의 단백질 성분이다. 이것은 유전자 발현을 억제하는 헤테로 크로 마틴으로 알려진보다 응축 된 염색질 구조를 형성한다. 반대로, 유 크로 마틴은 유전자 발현을 허용하는 느슨한 염색질 구조의 한 유형입니다.
세포 기능에서 DNA 메틸화의 역할은 무엇입니까
일반적으로 특정 세포의 DNA 메틸화 패턴은 매우 안정적이고 구체적입니다. 그것은 조직-특이 적 유전자 발현, X 염색체의 불 활성화 및 게놈 각인에 관여한다.
조직-특이 적 유전자 발현
조직의 세포는 신체의 특정 기능을 수행하도록 차별화됩니다. 따라서, 세포의 구조적, 기능적 및 조절 요소로서 작용하는 단백질은 차별적으로 발현되어야한다. 단백질의 이러한 차별적 발현은 각각의 조직에서 유전자의 DNA 메틸화의 차등 패턴에 의해 달성된다. 특정 유기체의 모든 유형의 세포에서 게놈의 유전자가 동일하기 때문에, 조직에서 발현 할 필요가없는 유전자는 조절 서열에서 메틸화 된 CPG 섬을 함유한다. 그러나, 배아 발달 동안 DNA 메틸화의 패턴은 성인 단계의 패턴과 다릅니다. 암 세포에서, DNA 메틸화의 규칙적인 패턴은 해당 조직의 정상 세포와 다릅니다. 정상 및 암 세포에서의 DNA 메틸화 패턴은도 3에 도시되어있다. .
그림 3 :정상 및 암 세포의 DNA 메틸화 패턴
X 염색체의 비활성화
암컷은 2 개의 x 염색체를 가지고 있으며 수컷은 게놈에 x 염색체와 y 염색체를 가지고 있습니다. 여성의 X 염색체 중 하나는 발달 중에 비활성화되어야합니다. 이것은 de novo 메틸화에 의해 달성됩니다. X 염색체의 불 활성화는 헤테로 크로 마틴을 형성함으로써 침묵 단계에서이를 유지한다. X- 불 활성화는 X 염색체와 관련된 유전자 생성물의 발현이 수컷보다 두 배나됩니다. 태반 포유 동물에서, X 염색체를 불 활성화시키는 선택은 무작위입니다. 그러나 비활성화되면 평생 동안 침묵을 유지합니다. 그러나 유대류에서는 친자적으로 유래 한 X 염색체가 독점적으로 비활성화됩니다.
게놈 각인
게놈 각인은 부모 염색체의 기원에 따라 유전자의 선택적 발현을 말합니다. 예를 들어, 인슐린-유사 성장 인자 2의 친자 사본 ( igf2 ) 유전자는 활동적이며 모성 사본은 비활성입니다. 그러나 H19 의 반대는 사실입니다 igf2 에 밀접하게 위치한 유전자 같은 염색체의 유전자. 인간 게놈의 약 80 개의 유전자가 각인된다. DNA 메틸화는 특정 유전자의 부모 사본의 불 활성화를 담당합니다.
결론
유전자의 후성 유전 학적 변화를 통한 유전자 발현의 조절은 많은 게놈의 안정적이고 유전 적 특성이다. 후성 유전 적 유전자 조절의 주요 메커니즘 중 하나는 DNA 메틸화입니다. DNA 메틸화는 CPG 부위의 시토신 잔기에 메틸기를 영구적으로 첨가하는 것이다. 유전자의 조절 서열 근처의 메틸화 된 CPG 섬은 그 특정 유전자의 전사를 억제한다. 따라서, 이들 유전자는 침묵으로 유지된다. DNA 메틸화를 통한 유전자의 침묵은 조직-특이 적 유전자 발현, X- 불 활성화 및 게놈 각인에서 중요하다.
참조 :
1. Lim, Derek H K 및 Eamonn R Maher. "DNA 메틸화 :유전자 발현의 후성 유전 적 제어의 형태." 2011 년 1 월 24 일 Blackwell Publishing Ltd의 산부인과 의사 및 부인과 전문의는 여기에서 구입할 수 있습니다.
2. Razin, A 및 H Cedar. "DNA 메틸화 및 유전자 발현." 미생물 검토., 미국 국립 의학 도서관, 1991 년 9 월, 여기에서 구할 수 있습니다.
이미지 제공 :
1. Mariuswalter의“DNA Methylation”-Commons Wikimedia
2를 통한 자신의 작업 (CC By-SA 4.0). Mariuswalter의 "Dname Landscape"-Commons Wikimedia를 통한 Wikimedia
3에서 "DNA 메틸화"자체 세포에서 SSridhar17-Sa17에 의한 DNA 메틸화 " Commons를 통해 Wikimedia
