Methylation

En las ciencias químicas, el methylation denota la adición de un grupo del metilo a un substrate o la substitución de un átomo o grupo por un grupo del metilo. Methylation es una forma de alkylation con, para ser específico, un grupo del metilo, más bien que una cadena de carbón más grande, sustituyendo un átomo de hidrógeno. Estos términos comúnmente se usan en química, bioquímica, ciencia de suelo y las ciencias biológicas.

En sistemas biológicos, el methylation es catalizado por enzimas; tal methylation se puede implicar en modificación de metales pesados, regulación de la expresión génica, regulación de la función de la proteína y metabolismo del ARN. Methylation de metales pesados también puede ocurrir fuera de sistemas biológicos. Methylation químico de muestras del tejido también es un método para reducir cierto histological artefactos que se manchan.

En biología

Epigenetics

La contribución de Methylation epigenetic herencia puede ocurrir a través de ADN methylation o a través de proteína methylation.

El ADN methylation en vertebrados típicamente ocurre en áreas de CpG (cytosine-phosphate-guanine sitios, es decir donde un cytosine es directamente seguido de un guanine en la secuencia del ADN). Este methylation causa la conversión del cytosine al 5-methylcytosine. La formación de Mí-CpG es catalizada por el ADN de la enzima methyltransferase. El ADN humano tiene aproximadamente el 80 el %-90% de áreas de CpG methylated, pero hay ciertas áreas, conocidas como islas de CpG, que son GC-rich (arreglado de residuos de CG aproximadamente del 65%), en donde ninguno es methylated. Éstos tienen que ver con los promotores del 56% de genes mamíferos, incluso todos los genes ubicuamente expresados. El unlos a dos por ciento del genoma humano es racimos de CpG, y hay una relación inversa entre CpG methylation y actividad transcriptional.

La proteína methylation típicamente ocurre en arginine o residuos del aminoácido lysine en la secuencia de la proteína. Arginine puede ser methylated una vez (monomethylated arginine) o dos veces, con el uno o el otro ambo metilo grupos en un nitrógeno terminal (dimethylated asimétrico arginine) o un en ambos nitrógenos (dimethylated simétrico arginine) por peptidylarginine methyltransferases (PRMTs). Lysine puede ser methylated una vez, dos veces o tres veces por lysine methyltransferases. La proteína methylation se ha más estudiado en el histones. La transferencia de grupos del metilo de S-adenosyl methionine a histones es catalizada por enzimas conocidas como histone methyltransferases. Histones que son methylated en ciertos residuos pueden interpretar epigenetically para reprimir o activar la expresión génica. La proteína methylation es un tipo de la modificación postde translación.

Desarrollo embrionario

Durante el desarrollo de células germinales sus genomas son demethylated, mientras los cromosomas en las células somáticas retienen los modelos methylation paternales. Después de esto, De novo methylation de las células germinales ocurre, modificando y añadiendo epigenetic la información al genoma basado en el sexo del individuo.

Después de fertilización de un oocyte y formaciones de un zygote, su genoma combinado es demethylated y remethylated otra vez (a excepción de los genes impresos). Por la etapa de la blástula, el methylation de las células embrionarias es completo.

El proceso de demethylation/remethylation se menciona como "la nueva programación". La importancia de methylation se mostró en mutantes de golpe de gracia sin el ADN methyltransferase, que todos murieron en la etapa morula.

Desarrollo postnatal

El aumento de pruebas revela un papel de methylation en la interacción de factores ambientales con la expresión genética. Las diferencias en el cuidado maternal durante los 6 primeros días de la vida en la rata inducen el diferencial methylation modelos en algunas regiones del promotor, así influyendo en la expresión génica. Además, se ha mostrado que los procesos aún más dinámicos como la señalización de interleukin son regulados por methylation.

La investigación en la gente ha mostrado que la activación de alto nivel repetida del sistema de la tensión del cuerpo, sobre todo en la infancia temprana, puede cambiar procesos de methylation y llevar a cambios de la química del ADN del individuo. Los cambios químicos pueden incapacitar genes y prevenir el cerebro de regular correctamente su respuesta a la tensión. Los investigadores y los clínicos han dibujado una relación entre este neurochemical disregulation y el desarrollo de problemas de salud crónicos como depresión, obesidad, diabetes, hipertensión y cardiopatía coronaria.

Cáncer

El modelo de methylation se ha hecho recientemente un tema importante para la investigación. Los estudios han encontrado que en el tejido normal, methylation de un gene principalmente se localiza a la región de codificación, que es CpG-pobre. En contraste, la región del promotor del gene es unmethylated, a pesar de una densidad alta de islas de CpG en la región.

Neoplasia se caracteriza por "methylation el desequilibrio" donde por todo el genoma se acompaña por el localizado y un aumento de la expresión del ADN methyltransferase. El estado de methylation total en una célula también podría ser un factor de precipitación en carcinogenesis ya que pruebas sugieren que hypomethylation por todo el genoma puede llevar a inestabilidad del cromosoma y precios de la mutación aumentados. El estado methylation de algunos genes se puede usar como un para. Por ejemplo, hypermethylation de la clase de la pi glutathione S-transferase gene (GSTP1) parece ser un indicador diagnóstico prometedor del cáncer de próstata.

En el cáncer, las dinámicas del gene genético y epigenetic hacer callar son muy diferentes. La mutación genética somática lleva a un bloque en la producción de la proteína funcional del mutante allele. Si una ventaja selectiva se confiere a la célula, las células se amplían clónicamente para dar ocasión a un tumor en el cual todas las células carecen de la capacidad de producir la proteína. En contraste, epigenetically gene mediado hacer callar ocurre gradualmente. Comienza con una disminución sutil en la transcripción, criando una disminución en la protección de la isla de CpG de la extensión de bordear heterochromatin y methylation en la isla. Esta pérdida causa aumentos graduales de áreas de CpG individuales, que varían entre copias del mismo gene en células diferentes.

Defensa del anfitrión bacteriana

Además, adenosine o cytosine el methylation es la parte del sistema de modificación de la restricción de muchas bacterias. Los ADNs bacterianos son methylated periódicamente en todas partes del genoma. Un methylase es la enzima que reconoce una secuencia específica y methylates una de las bases en o cerca de esa secuencia. Los ADNs extranjeros (que no son methylated en esta manera) que se introducen en la célula son degradados por enzimas de la restricción específicas para la secuencia. El ADN genomic bacteriano no es reconocido por estas enzimas de la restricción. El methylation del ADN natal sirve de una especie de sistema inmunológico primitivo, permitiendo las bacterias protegerse de la infección por bacteriophage. Estas enzimas de la restricción son la base de pruebas del polimorfismo de longitud del fragmento de la restricción (RFLP), usadas para descubrir polimorfismos del ADN.

En química

El término methylation en la química orgánica se refiere al proceso de alkylation usado para describir la entrega de un grupo CH. Esto comúnmente se realiza usando electrophilic fuentes del metilo - iodomethane, dimethyl sulfato, dimethyl carbonato, o menos comúnmente con el más potente (y más peligroso) methylating los reactivo del metilo triflate o metilo fluorosulfonate (metilo mágico), que todos reaccionan vía la substitución de S2 nucleophilic. Por ejemplo un carboxylate puede ser methylated en el oxígeno para dar un metilo ester, RO de sal de alkoxide puede ser igualmente methylated para dar un éter, ROCH, o un ketone enolate puede ser methylated en el carbón para producir nuevo ketone.

:

la otra mano, el methylation puede implicar el uso de compuestos del metilo nucleophilic como methyllithium (CHLi) o reactivo de Grignard (CHMgX). Por ejemplo, CHLi va la acetona methylate, añadiendo a través del carbonyl (C=O) para dar el litio alkoxide de tert-butanol:

:

Purdie methylation

Purdie methylation es un método específico para el methylation en el oxígeno de hidratos de carbono usando iodomethane y óxido de plata.

:

5-O-Methylations

Véase también

Enlaces externos



Buscar