تفاوت اصلی بین متیلاسیون DNA و استیلاسیون هیستون در این است که متیلاسیون DNA منجر به بازهای DNA متیله می شود که منجر به غیرفعال شدن ژن می شود، در حالی که استیلاسیون هیستون اصلاحی در پروتئین های هیستون مرتبط با ساختار نوکلئوزوم است.
تغییرات اپی ژنتیکی تغییراتی هستند که منجر به تنظیم بیان ژن بدون ایجاد تغییر در توالی مادری DNA می شوند. در این راستا، دو تغییر شیمیایی اصلی، متیلاسیون DNA و اصلاح هیستون، برای ایجاد تغییرات جهت گیری در DNA، منجر به فعال یا غیرفعال شدن بیان ژن می شود.
متیلاسیون DNA چیست؟
متیلاسیون DNA یک اصلاح اپی ژنتیکی اصلی است که در سلول ها انجام می شود. بیان ژن را تغییر می دهد یا تنظیم می کند. در این پدیده بازهای DNA با کمک متیل ترانسفرازها متیله می شوند. گروه های متیل از S-adenosyl methionine منتقل می شوند. متیلاسیون تصادفی بازهای DNA منجر به غیر فعال شدن بیان ژن می شود. هنگامی که متیلاسیون DNA در نواحی تنظیم کننده DNA مانند توالی های پروموتر، جزایر CpG، عناصر تنظیم کننده پروگزیمال و دیستال انجام می شود، این توالی ها اصلاح می شوند که منجر به از دست دادن عملکرد آن مناطق تنظیمی می شود. در نتیجه، فاکتورهای رونویسی آنطور که انتظار می‌رود متصل نمی‌شوند و غیرفعال یا کاهش بیان ژن در سطح رونویسی صورت می‌گیرد. علاوه بر این، این تغییرات DNA میل ترکیبی RNA پلیمراز را برای پایدار ماندن در طول فرآیند رونویسی کاهش می‌دهد.
شکل 01: متیلاسیون DNA
متیلاسیون DNA یا هایپر متیلاسیون نواحی DNA نیز منجر به چاپ ژنومی می شود، که فرآیند مهمی در خاموش کردن ژن های انتخاب شده به عنوان روشی برای تنظیم بیان ژن ها است. جهش متیلاسیون DNA در ژن ها را فعال می کند. عوامل محیطی، استرس، رژیم غذایی، الکل و سایر عوامل برون زا نیز متیلاسیون DNA را فعال می کنند. برای مثال، یک الگوی غذایی طولانی‌مدت حاوی ترکیب بالایی از اهداکنندگان متیل ممکن است منجر به فعال‌سازی بیش از حد متیلاسیون DNA شود، در حالی که یک الگوی غذایی طولانی‌مدت که غلظت‌های بسیار پایینی از اهداکنندگان متیل را تشکیل می‌دهد ممکن است منجر به دی‌متیلاسیون DNA شود.
استیلاسیون هیستون چیست؟
اصلاح هیستون نوع دیگری از اصلاحات اپی ژنتیکی است که باعث تنظیم ژن می شود.تغییرات شیمیایی مختلفی روی پروتئین‌های هیستونی مختلف مرتبط با تشکیل نوکلئوزوم در طول سازماندهی کروموزومی یوکاریوت‌ها صورت می‌گیرد. این تغییرات شامل فسفوریلاسیون، استیلاسیون، متیلاسیون، گلیکوزیلاسیون و یوبی کوئیتیناسیون می شود.
شکل 02: استیلاسیون هیستون
استیلاسیون هیستون توسط آنزیم های استیل ترانسفراز که بقایای اسید آمینه زیر واحدهای مختلف هیستون را استیله می کند، انجام می شود. باقی مانده های اسید آمینه لیزین پروتئین های هیستون به راحتی استیله می شوند. به دنبال استیلاسیون، تراکم زدایی صورت می گیرد و ساختار بازتری ایجاد می کند. این به DNA اجازه می دهد تا برای فعال سازی رونویسی بیشتر در معرض دید قرار گیرد. این تغییر جهت گیری ناشی از تراکم زدایی ساختار نوکلئوزوم به RNA پلیمراز و فاکتورهای رونویسی اجازه می دهد تا به راحتی برای شروع رونویسی به کار گرفته شوند.در مقابل، هنگامی که استیلاسیون هیستون انجام می شود، ساختار نوکلئوزوم دچار تراکم می شود که از فعال شدن رونویسی جلوگیری می کند.
شباهت‌های بین متیلاسیون DNA و استیلاسیون هیستون چیست؟
- هر دو تغییرات اپی ژنتیکی هستند که برای تنظیم بیان ژن رخ می دهند.
- هر دو فقط در یوکاریوت ها اتفاق می افتد.
- علاوه بر این، تغییرات شیمیایی در نتیجه یک فعالیت آنزیمی در هر دو سناریو رخ می دهد.
- عوامل برون زا مانند محیط، استرس، رژیم غذایی و الکل هر دو فرآیند را تنظیم می کنند.
- هر دو فرآیند منجر به تغییر توالی DNA نمی شوند.
- این فرآیندها در هسته اتفاق می افتد.
تفاوت بین متیلاسیون DNA و استیلاسیون هیستون چیست؟
متیلاسیون DNA و استیلاسیون هیستون هر دو تغییرات اپی ژنتیکی هستند.با این حال، در حالی که متیلاسیون DNA در سطح DNA انجام می شود، استیلاسیون هیستون یک اصلاح کووالانسی شیمیایی است که در پروتئین ها به عنوان یک اصلاح پس از ترجمه پروتئین های هیستون انجام می شود. بنابراین، این تفاوت اصلی بین متیلاسیون DNA و استیلاسیون هیستون است. متیلاسیون DNA رونویسی را غیرفعال می کند در حالی که شروع رونویسی را مهار می کند و ثبات RNA را کاهش می دهد. در مقابل، استیلاسیون هیستون منجر به تراکم زدایی نوکلئوزوم می شود که منجر به فعال شدن رونویسی می شود.
اینفوگرافیک زیر تفاوت بین متیلاسیون DNA و استیلاسیون هیستون را به صورت جدولی برای مقایسه کنار هم نشان می دهد.
خلاصه - متیلاسیون DNA در مقابل استیلاسیون هیستون
تغییرات اپی ژنتیکی برای ایجاد تنوع بسیار در مسیر بیان ژن با تسهیل تنظیم در پاسخ به نوسانات محیطی ضروری است. متیلاسیون DNA و استیلاسیون هیستون دو نوع اصلی مکانیسم اپی ژنتیکی هستند که به ترتیب بیان ژن را غیرفعال و فعال می کنند.در حالی که هر دو مکانیسم توالی DNA را تغییر نمی‌دهند، در ایجاد تغییرات جهت‌گیری DNA که بیان ژن را ترویج یا مهار می‌کند، شرکت می‌کند. متیلاسیون DNA منجر به اصلاح بازهای DNA با متیلاسیون آنها می شود. در مقابل، استیلاسیون هیستون استیلاسیون باقی مانده های اسید آمینه انتخابی است که منجر به کروماتین تغلیظ شده می شود. این مکانیسم ها در پاسخ به محرک ها فعال می شوند و نقش مهمی در تنظیم بیان یک ژن خاص دارند. بنابراین، این تفاوت بین متیلاسیون DNA و استیلاسیون هیستون را خلاصه می کند.
