Methylation ADN amin'ny fanehoana ny fototarazo
Ny methylation ADN dia iray amin'ireo mekanisma epigenetika manan-danja indrindra, izay mandrindra ny fotoana sy ny hamafin'ny fanehoana ny fototarazo iray tsy manova ny filaharan'ny fototarazo mihitsy. Raha lazaina amin'ny teny hafa, dia mijanona ho mitovy ny fampahalalana ara-jenetika, saingy mety hiova ny "famakiana azy". Ity dingana ity dia mitana anjara toerana lehibe amin'ny fivoaran'ny embryon, ny fiforonan'ny sela, ny fitazonana ny maha-izy azy ny sela, ary na dia ny fandraisany anjara amin'ny aretina isan-karazany toy ny homamiadana aza. Ny fahatakarana ny methylation ADN dia manampy antsika hahita fa ny fandrindrana ny fototarazo dia tsy momba ny fototarazo ananantsika fotsiny, fa koa ny fomba "fampandehanana" na "fampiatoana" ireo fototarazo ireo amin'ny toe-javatra biolojika manokana.
Inona no atao hoe methylation ADN?
Ny methylation ADN dia ny fanampiana vondrona metil (–CH₃) amin'ny molekiola ADN. Amin'ny biby manana hazon-damosina, ity fanovana ity dia matetika mitranga amin'ny fotony cytosine arahin'ny guanine (antsoina hoe toerana CpG, avy amin'ny "C-phosphate-G"). Ny cytosine amin'ny toerana CpG dia azo methylated ho 5-methylcytosine (5mC). Na dia toa tsotra aza, ny fanampiana ity vondrona kely ity dia afaka manova ny fifandraisan'ny ADN amin'ny proteinina mifehy ny transcription, ka manova ny haavon'ny fanehoana ny fototarazo.
Tafiditra ao anatin'ny epigenetika ny methylation ADN satria nolovaina nandritra ny fizarazaran'ny sela (mitosis) saingy azo averina ary tsy manova ny filaharan'ny nucleotide. Midika izany fa ny sela roa manana ADN mitovy—ohatra, ny selan'ny aty sy ny selan'ny nerveo—dia mety manana lamina methylation samihafa izay mahatonga azy ireo haneho andiana gène samihafa.
Anzima mandrindra ny methylation: DNMT
Tsy mitranga ho azy ny fizotran'ny methylation, fa tarihin'ny anzima ADN methyltransferase (DNMT). Amin'ny ankapobeny, misy DNMT manan-danja maromaro:
1. DNMT3A sy DNMT3B: tompon'andraikitra amin'ny methylation de novo, izany hoe ny fiforonan'ny lamina methylation vaovao mandritra ny fivoarana sy ny fifafaritan'ny sela voalohany.
2. DNMT1: mitana anjara toerana amin'ny fikojakojana ny methylation, izany hoe ny fitazonana ny lamina methylation aorian'ny famerenana ny ADN mba handovan'ny sela zanaka ny "fahatsiarovana" epigenetika an'ny sela ray aman-dreny.
Rehefa mamerina ny ADN, dia mety ho "very" ny methylation sasany satria tsy misy methylation ny kofehy vaovao. Ny DNMT1 dia mamantatra ny ADN hemimethylation (ny kofehy taloha dia misy methylation, ny kofehy vaovao kosa tsy misy) ary manampy methyl amin'ny kofehy vaovao mba hihazonana ny lamina methylation.
Mifanohitra amin'izany kosa, ny fanesorana metila dia mety hitranga amin'ny alàlan'ny dingana tsy mihetsika (ohatra, ny tsy fahombiazan'ny fikojakojana mandritra ny fizarazaran'ny sela) na amin'ny alàlan'ny anzima toy ny fianakaviana TET (Ten-Eleven Translocation) izay manao oksidasiona 5mC ary miteraka fizotran'ny fanamboarana ADN mba hamerenana amin'ny laoniny ny cytosine tsy misy metila.
Ny fifandraisana misy eo amin'ny methylation ADN sy ny fanehoana ny fototarazo
Ny fiantraikan'ny methylation amin'ny fanehoana ny fototarazo dia miankina betsaka amin'ny toerana misy ny methylation ao amin'ny genome.
1. Methylation amin'ny promoter: mazàna mampangina ny fototarazo
Ny mpandrindra dia faritra iray ao amin'ny ADN akaikin'ny fiandohan'ny gène iray izay miasa ho "teboka fanombohana" ho an'ny fandikana. Maro amin'ireo mpandrindra gène no manana hakitroky CpG avo lenta, antsoina hoe nosy CpG. Raha misy methylation ny nosy CpG ao amin'ny mpandrindra, dia matetika mihena na mijanona mihitsy aza ny fandikana gène. Izany dia mitranga amin'ny alalan'ny fomba roa lehibe:
– Manakana ny singa fandikana: ny singa fandikana sasany dia tsy afaka mifatotra amin'ny ADN raha toa ka methylated ny toerana ahafantarana azy.
– Fandraisana ireo proteinina mifamatotra amin'ny metila: Ny proteinina toy ny MeCP2 dia afaka mamantatra ny ADN metila ary avy eo dia mandray ireo complexe represseur (ohatra, histone deacetylase/HDAC). Vokatr'izany, miha-mifintina kokoa ny chromatin (heterochromatin), ary sarotra amin'ny milina fandikana ny fototarazo ny fidirana amin'ny gène.
2. Methylation ao amin'ny vatan'ny fototarazo: mety mifandray amin'ny fototarazo mavitrika
Mahaliana fa matetika hita ao amin'ny fototarazo mavitrika ny methylation amin'ny vatan'ny fototarazo. Ny petra-kevitra iray dia ny hoe ny methylation amin'ny vatan'ny fototarazo dia manampy amin'ny fisorohana ny fanombohana ny fandikana "tsy mety" ary manatsara ny fahamarinan'ny fandikana. Noho izany, ny methylation dia tsy mitovy dika amin'ny fampanginana foana; zava-dehibe ny tontolon'ny genomic.
3. Methylation an'ireo enhancers sy singa mpanara-maso hafa
Singa ADN izay afaka mampitombo kely ny fanehoana fototarazo ny "enhancers". Amin'ny ankapobeny, ny "methylation" an'ireo "enhancers" dia mampihena ny asan'ny "enhancer", ka mampihena ny fanehoana fototarazo kendrena. Ny fiovan'ny "enhancer methylation" dia afaka manome fomba haingana ho an'ny sela hampifanaraka ny fandaharan'asa fototarazony amin'ny famantarana ara-pivoarana na ara-tontolo iainana.
Methylation ADN amin'ny fampandrosoana sy ny fahasamihafana
Mandritra ny fivoaran'ny embryon dia misy "fandaminana" goavana ny lamina methylation. Amin'ny dingana iray, mihena ny methylation genomic manerantany, avy eo dia miverina amin'ny laoniny miaraka amin'ny fiforonan'ny sela. Io dingana io dia ahafahan'ny sela fototra embryon mitazona ny fahafaha-milefitra, avy eo dia mihidy tsikelikely ny maha-izy azy ny sela - ohatra, ny sela hozatra, ny sela epithelial, na ny neurons - amin'ny alàlan'ny fampanginana ny fototarazo tsy mifandraika amin'ny asany.
Ohatra tsotra iray: mety ho mavitrika ireo fototarazo ilaina ao amin'ny sela nerveo satria tsy ampy methylation ny mpandrindra azy ireo ao amin'ny neurons, saingy azo atao ny mangina ao amin'ny sela aty amin'ny alàlan'ny methylation mpandrindra. Noho izany, ny methylation dia manampy amin'ny fitazonana ny fahamarinan-toerana maharitra amin'ny maha-izy azy ny sela.
Fampidirana genomika sy fanafoanana ny chromosome X
Zava-dehibe ihany koa ny methylation ADN amin'ny trangan-javatra epigenetika manokana:
– Ny fanontana génome dia ny fanehoana ireo gène miankina amin'ny ray aman-dreniny (avy amin'ny reny na avy amin'ny ray). Ao amin'ny gène sasany, ny allele iray dia mangina amin'ny alàlan'ny methylation, ka ny allele avy amin'ny ray na reny ihany no aseho.
– Ny tsy fiasan'ny krômôzôma X amin'ny biby mampinono vavy dia ny dingan'ny tsy fiasan'ny iray amin'ireo krômôzôma X mba handanjalanjana ny fatran'ny gène amin'ny an'ny lahy. Ny methylation dia mitana anjara toerana amin'ny fitazonana io tsy fiasana io miaraka amin'ny fanovana. histones sy ARN tsy mpamoaka kaody.
Ireo dingana roa ireo dia mampiseho fa ny methylation dia tsy mpandrindra fanatsarana fotsiny, fa rafitra "fiovana" izay afaka mametraka lamina marin-toerana amin'ny fanehoan-kevitry ny fototarazo.
Metilasiona ADN sy aretina
Ny fiovan'ny lamina methylation dia mety hanakorontana ny fandrindrana ny fototarazo ary miteraka aretina.
1. Kansera
Ao amin'ny homamiadana, matetika misy lamina roa toa mifanohitra mitranga miaraka:
– Hipometilasiona manerantany: ny fihenan'ny methylation manerana ny faritra maro ao amin'ny genome dia mety hiteraka tsy fahamarinan-toerana amin'ny genome, ny fiasan'ny singa azo afindrafindra, ary ny fitomboan'ny fiovan'ny fototarazo.
– Fitomboan'ny metilasiônan'ny mpandrindra fototarazo mpanafoana fivontosana: Ireo mpandrindra fototarazo izay tokony hanakana ny fitomboan'ny sela dia mety ho lasa metilasiôna tafahoatra, ka hampangina ny fototarazo. Vokatr'izany, dia mora kokoa ny mihamaro tsy voafehy ny sela.
Satria azo averina amin'ny laoniny ny methylation, dia nampiasaina tamin'ny karazana homamiadana sasany ny fitsaboana epigenetika toy ny inhibitors DNMT mba hanandramana "hanaisotra" ny fototarazo mangina.
2. Aretina ara-pitatitra sy ara-pivoarana
Ireo proteinina mifamatotra amin'ny ADN methylated toy ny MeCP2 dia mifandray amin'ny fiasan'ny neuronal; ny fiovan'ny fototarazo ao amin'ny MECP2 dia mety hiteraka ny aretin'i Rett. Izany dia manondro fa ny fandikana ny methylation dia zava-dehibe toy ny methylation mihitsy.
3. Fitaomana ara-tontolo iainana sy fomba fiaina
Ny sakafo (ohatra, ny folate ho mpamatsy metila), ny fiparitahan'ny loto, ny adin-tsaina, ary ireo anton-javatra hafa momba ny fomba fiaina dia mety hisy fiantraikany amin'ny lamina methylation. Na dia matetika sarotra aza ny fifandraisan'ny antony sy ny vokany amin'ny olombelona, dia maro ny fanadihadiana milaza fa ny tontolo iainana dia afaka mamela "dindon'ny epigenetika" izay mety hisy fiantraikany amin'ny mety hisian'ny aretina.
Ahoana no fomba fandinihana ny methylation ADN?
Mandroso haingana ny fikarohana momba ny methylation ADN noho ny teknolojian'ny sequencing. Ireto avy ireo fomba malaza:
– Fandaharam-potoana bisulfite: Ny fitsaboana bisulfite dia manova ny cytosine tsy misy methylation ho uracil, raha 5mC kosa no mijanona ho cytosine. Amin'ny fampitahana ny valin'ny fandaharam-potoana, dia afaka manisy sarintany ny toerana methylation amin'ny famaha avo lenta ny mpikaroka.
– Filaharan'ny methylation: mandrefy ny methylation amin'ny toerana CpG ana hetsiny amin'ny fomba haingana sy ara-toekarena.
– Fanadihadiana PCR manokana mifototra amin'ny methylation: ilaina amin'ny fitiliana ny satan'ny methylation an'ny gène manokana, ohatra amin'ny fandalinana ny biomarker homamiadana.
Avy eo dia ampifandraisina amin'ny angon-drakitra momba ny fanehoana ny fototarazo (transcriptome) ny vokatry ny fandrefesana ny methylation mba hahatakarana ny fiantraikan'izy ireo amin'ny asany.
Famaranana
Ny methylation ADN dia singa fototra amin'ny fandrindrana epigenetika izay misy fiantraikany amin'ny fanehoana ny fototarazo amin'ny lafiny samihafa: matetika izy io dia manakana ny fototarazo rehefa mitranga any amin'ny mpandrindra, saingy mety manana andraikitra hafa rehefa mitranga any amin'ny vatan'ny fototarazo na faritra mampitombo. Amin'ny alàlan'ny fiasan'ny anzima DNMT sy ny rafitra demethylation, ny sela dia afaka mametraka, mitazona ary manova ny lamina fanehoana ny fototarazo araka ny filàna ara-pivoarana sy ny fihetsiky ny tontolo iainana. Rehefa simba ity rafitra ity, dia mety hitombo ny mety hisian'ny aretina - indrindra ny homamiadana sy ny fikorontanan'ny fivoarana. Noho ny toetrany mavitrika sy mety hiverimberina, ny methylation ADN dia tsy lohahevitra fototra amin'ny biolojia molekiola ihany fa sehatra mampanantena ihany koa ho an'ny diagnostika sy fitsaboana mifototra amin'ny epigenetika.
Raha tianao, azoko amboarina ho dikan-teny akademika kokoa ity lahatsoratra ity (miaraka amin'ny teny nalaina sy teny ara-teknika bebe kokoa) na dikan-teny malaza ho an'ny mpamaky amin'ny ankapobeny.
