DNA metilasyonu: Revizyonlar arasındaki fark

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Etkileşimli olarak geçmişe göz at
[kontrol edilmemiş revizyon][kontrol edilmemiş revizyon]
← Önceki sürümle aradaki farkSonraki sürümle aradaki fark →
İçerik silindi İçerik eklendi
GörselVikimetin
k DNA metilasyonu başlığı DNA Metilasyonu sayfasına yönlendirildi: geçmişler birleştirilecek
İnfoCan (mesaj | katkılar)
Devriyeler
19.235 değişiklik
genişletme
1. satır: 1. satır:
'''DNA metilasyonu''' [[DNA]]'nın bir kimyasal değişimdir, kalıtsal olup sonradan ilk dizi geri gelecek şekilde çıkartılabilir. Bu özelliği nedeniyle [[epigenetik kod]]a aittir ve en iyi karakterize edilmiş [[epigenetik]] mekanizmadır.<ref>Jaenisch, R., & Bird, A. (2003, March 2). Epigenetic regulation of gene expression: how the genome integrates intrinsic and environmental signals. Nature Genetics, 33, 245.</ref> Metilasyon tüm virüslerde görülen, öz-başka ([[İngilizce|İng]]. ''self/non-self'') ayrımına yarayan bir yetenek olduğu için epigenetik kodun, kadim viral enfeksiyon olaylarından kalma bir mekanizma olabileceği öne sürülmüştür.<ref>Villarreal, LP. (2005). Viruses and the Evolution of Life. Washington, ASM Press.</ref>
[[Dosya:Methyl group.svg|thumb|120px|Metil grubu]]

{{TıpUyarı}}
DNA metilasyonu DNA'ya bir metil grubunun eklenmesidir; örneğin sitozindeki [[pirimidin]] halkasının 5 numaralı karbonuna eklenmesi durumunda [[gen ifadesi]]nin azalır. Sitozinin C-5 pozisyonunda DNA metillenmesi her [[Omurgalılar|omurgalı]] hayvanda gözlemlenmiştir. Erişkin [[somatik]] dokularda DNA metilasyonu tipik olarak [[CpG bölgesi|CG]] dinükleotit dizilerinde meydana gelir. CpG dışı metilasyon embriyonik [[kök hücre]]lerde hakimdir.<ref>{{cite journal | author = J. E. Dodge, B. H. Ramsahoye, Z. G. Wo, M. Okano and E. Li | title = De novo methylation of MMLV provirus in embryonic stem cells: CpG versus non-CpG methylation | year = 2002 | journal = [[Gene (journal)|Gene]] | volume = 289 | issue = 1-2 | pages = 41–48 | doi = 10.1016/S0378-1119(02)00469-9}}</ref><ref>{{cite journal | author = T. R. Haines, D. I. Rodenhiser and P. J. Ainsworth | title = Allele-Specific Non-CpG Methylation of the Nf1 Gene during Early Mouse Development | year = 2001 | journal = [[Developmental Biology]] | volume = 240 | issue = 2 | pages = 585–598 | doi = 10.1006/dbio.2001.0504}}</ref>
'''DNA metilasyonu''' veya '''DNA metillenmesi'''; [[DNA]]'nın üzerine bir metil grubunun yerleşmesidir. Metil grubu da, bir karbon ve de üç hidrojen atomundan oluşan bir fonksiyonel gruptur. DNA metilasyonu [[epigenetik]] bir değişikliktir. Gen sessizleşmesine yol açar ve de kalıtılır.

[[Bitki]]lerde sitozinler hem simetrik (CpG veya CpNpG; N, guanin haricinde herhangi bir nükleotittir) hem de asimetrik (CpNpNp) olarak metillenebilir. Bazı organizmalarda, örneğin [[Drosophila|meyve sineklerinde]], hemen hiç DNA metilasyonu görülmez.

İnsanlarda uzun vadeli [[İnsan belleği|hafıza depolaması]] DNA metilasyonu ile düzenlenmektedir.<ref name="Miller2007">{{cite journal |author=Miller C, Sweatt J |title=Covalent modification of DNA regulates memory formation |journal=Neuron |volume=53 |issue=6 |pages=857–869 |date=2007-03-15 |pmid=17359920 |doi=10.1016/j.neuron.2007.02.022}}</ref><ref>{{cite web |başlık=Memories may be stored on your DNA |son=Powell |ilk=Devin |tarih=2008-12-02 |erişimtarihi=2008-12-02 |yayımcı=New Scientist |url=http://www.newscientist.com/article/mg20026845.000-memories-may-be-stored-on-your-dna.html}}</ref>

==Memelilerde==
DNA metilasyonu normal [[Gelişim biyolojisi|gelişim]] için gereklidir ve ''[[imprinting]]'', [[X-kromozomu inaktivasyonu]], tekrar elemanlarının baskılanması ve [[karsinogenez]] ile ilişkilidir.

Memelilerde CpG'lerin %60-90'ı metillenmiştir.<ref name="Tucker">Tucker KL. (2001) "Methylated cytosine and the brain: a new base for neuroscience". ''Neuron''. '''30'''(3): 649-52. {{doi|10.1016/S0896-6273(01)00325-7}}. PMID 11430798</ref> Metillenmemiş CpG'ler [[CpG adaları]] olarak adlandırılan kümler halinde gruplanırlar, bunlar çoğu [[gen]]in 5' [[düzenleyici bölge]]lerinde bulunurlar. [[Kanser]] gibi çoğu hastalık sürecinde gen promotöründeki CpG adaları anormal aşırı metilasyona (hipermetilasyona) uğrarlar, bunun sonucu kalıtlanabilen [[transkripsiyon susturması]] olur. DNA metilasyonu gen transkripsiyonunu iki şekilde etkileyebilir. Birincisi, DNA'nın metillenmesi [[transkripsiyon faktörü|transkripsiyon faktörlerinin]] bğlanmasını engelleyebilir, ikincisi metillenmiş DNA metil-CpG'ye-bağlanıcı bölge proteinleri (İng. ''methyl-CpG-binding domain proteins; MBD'') tarafından beğlanır. MBD proteinleri ek proteinler de ([[histon deasetilaz]]lar ve histonları modifiye edebilen başka kromatin şekillendirici proteinler gibi) seferber ederek, sessiz kromatin olarak adlandırılan, kompakt ve inaktif bir [[kromatin]] yapısı oluşmasını sağlar. DNA metilasyonu ile kromatin yapısı arasındaki bu ilişki çok önemlidir. Özellikle, metil-CpG-bağlayıcı protein 2 (MeCP2) yokluğu [[Rett senromu]] ile ilişkilidir, MBD2 proteini de kanserde hipermetillenmiş genlerin transkripsiyonlarının susturulmasına aracılık eder.

==DNA metiltransferazlar==
Memeli hücrelerde, DNA metilasyonu başlıca CpG dinükleotitlerinin sitozinin C5 pozisyonunda gerçekleşir. Bu kimyasal değişime neden olan enzim etkinlikleri iki sınıfa ayrılır: sürdürme metilasyonu ve baştan metilasyon (İng. ''maintenance methylation'' ve ''de novo methylation'')

Sürdürme metilasyonu, her [[DNA ikilenmesi|DNA ikilenme döngüsünün]] ardından DNA metilasyon durumunu korumak için gereklidir. [[DNA metiltransferaz]] (DNMT) olmazsa, ikilenme mekanizmasının oluşturacağı yavru iplikçikler metillenmemiş olur ve zaman içinde bu, pasif demetilasyona yol açar. DNMT1, DNA ikilenmesi sırasında DNA metilasyon örüntüsünün yavru DNA iplikçiklerine kopyalanmasında sorumlu sürdürücü metiltransferaz enzimidir. Gelişimde DNMT'ye gereksinim vardır, Farelerde DNMT1'in her iki kopyası da silindiği zaman, gelişimin 9. gününde embriyo ölür.

DNMT3a ve DNMT3b enzimlerinin gelişim sırasında DNA metilasyon örüntülerini oluşturan ''de novo'' (yeni baştan) metiltransferazlar olduğu düşünülmektedir. DNMT3L, diğer DNMT3 enzimlerine [[Homoloji (biyoloji)|homolog]] olan ama katalitik etkinliği olmayan bir proteindir. Bunun yerine, DNMT3L ''de novo'' metiltransferazların DNA'ya bağlanma yeteneğini artırarak ve onların aktivitesini güçlendirerek onlara yardım eder. Ayrıca, DNMT2 (TTRDMT1) bir DNA metiltransferaz homoloğu olarak teşhis edilmiştir, çünkü tüm DNA metiltransferazlarda ortak olan 10 dizi motifine sahiptir; ancak DNMT2 (TRDMT1) DNA'yı metillemek yerine aspartik asit tRNA'sının antikodon ilmiğindeki sitozin-38'i metillendirir.<ref>Goll, M. G.; Kirpekar, F.; Maggert, K. A.; Yoder, J. A.; Hsieh, C.-L.; Zhang, X.; Golic, K. G.; Jacobsen, S. E.; Bestor, T. H. :
Methylation of tRNA(Asp) by the DNA methyltransferase homolog Dnmt2. Science 311: 395-397, 2006. [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/portal/query.fcgi?p$site=entrez&cmd=Retrieve&db=PubMed&dopt=Abstract&list_uids=16424344 PubMed ID : 16424344]</ref>.

[[Karsinogenez]] sırasında çoğu [[tümör baskılayıcı]] gen DNA metilasyonu ile susturulduğu için bu genlerin tekrar etkinleştirilmesi için DNMT'leri inhibe edilmesi denenmiştir. 5-aza-2'-deoksisitidin ([[desitabin]]) bir [[nükleozit analoğu]]dur, katalizdeki bir β-eliminasyon adımını engelleyerek DNMT'leri DNA ile bir kovalent kompleks olarak kilitler ve onları çalışmaz hale getirir; bunun sonucu bu enzimler yıkıma uğrar. Ancak, desitabin'in etkin olabilmesi için onun hücre genomuna dahil edilmesi gerekmektedir. Bunun sonucu mutasyonlar meydana gelir. Üstelik desitabin kemik iliği için toksiktir, bu yüzden tedavi amaçlı kullanımını sınırlıdır. Bu sorunlar yüzünden DNMT'leri hadefleyen anti-anlam terapilerilerinin geliştirilmesine yönelinmiştir, bu yöntemle [[mRNA]] yıkımı ve dolayısıyla protein üretiminin engellenmesi amaçlanmıştır. Ancak, DNMT1'in tek başına hedeflenmesinin, DNA metilasyonu ile susturulmuş olan tümör baskılayıcı genleri tekrar etkinleştirmeye yeterli olduğu halen kesinleşmemiştir.


Gen ifadesiyle birlikte hücre fonksiyonlarını değiştiren, bir metil grubunun kovalent şekilde DNA
metiltransferaz (DNMT) katalizinde bir CpG dinükleotidindeki Sitozinin 5-karbonundan yapıya eklenmesini ifade eden [[epigenetik]] bir olaydır. DNA metilasyonu, insanlarda ve pek çok memelide meydana gelebilen doğal DNA modifikasyonudur ve yanlızca Sitozin bazını etkilemektedir. Bu nedenle de DNA modifikasyonu yanlızca CpG alanlarında görülebilir.
==Görevleri==
*Gen regülasyonu
*Genomik imprinting
*X-kromozomunun inaktivasyonu
==Hastalıkları==
==Hastalıkları==
* [[Rett Sendromu]]: Metilasyon bağımlı DNAbinding proteinleri kodlayan gen MECP2’nin mutasyonuyla oluşur.
* [[Rett Sendromu]]: Metilasyon bağımlı DNAbinding proteinleri kodlayan gen MECP2’nin mutasyonuyla oluşur.
* [[ICF Sendromu]]: Kromozom 1, 9 ve 16’ nın satellit bölgelerinin hipometilasyonuyla karakterize edilmesi ve kromozom karasızlığı sonucu oluşur. Son zamanlarda, de novo DNA metiltransferaz geni DNMT3B’deki mutasyonların bu sendromla bağlantısı olduğu bulunmuştur.
* [[ICF Sendromu]]: Kromozom 1, 9 ve 16’ nın satellit bölgelerinin hipometilasyonuyla karakterize edilmesi ve kromozom karasızlığı sonucu oluşur. Son zamanlarda, de novo DNA metiltransferaz geni DNMT3B’deki mutasyonların bu sendromla bağlantısı olduğu bulunmuştur.
* [[X-bağımlı Alfa Talasemi]] / [[Zeka Geriliği Sendromu]]: ATRX geni alfa talasemi, çeşitli zeka gerilikleri, fasiyal dimorfizm ve üregenital anomalileri içeren bir hastalıkla ilişkilidir. ATRX’ deki mutasyonlar, rDNA dizileri ve subtelomerik tekrarlar gibi fazla miktarda tekrarlanan sekansların metilasyon paternlerinde değişikliklere neden olur. Bu nedenle ATRX’ in görevini kaybetmesi gen ifadesinin düzenlenmesinin de kaybını içerebilir.
* [[X-bağımlı Alfa Talasemi]] / [[Zeka Geriliği Sendromu]]: ATRX geni [[alfa talasemi]], çeşitli [[zeka geriliği|zeka gerilikleri]], [[fasiyal dimorfizm]] ve [[üregenital anomali]]leri içeren bir hastalıkla ilişkilidir. ATRX’deki mutasyonlar, rDNA dizileri ve subtelomerik tekrarlar gibi fazla miktarda tekrarlanan dizilerin metilasyon örüntülerinde değişikliklere neden olur. Bu nedenle ATRX’in görevini kaybetmesi gen ifadesinin düzenlenmesinin de kaybını içerebilir.
==Kaynak==
⚫
[http://yunus.hacettepe.edu.tr/~mergen/sunu/s_metil.pdf Hacettepe.edu.tr]


==Bitkilerde==
{{tıp-taslak}}
Bitkilerde, özellikle model bitki ''[[Arabidopsis thaliana]]'' 'da, DNA metilasyonunun anlaşılmasında önemli ilerleme kaydedilmiştir. Memelilerde metilasyonun CpG dizilerindeki sitozinde metillenmesine karşın, bitkilerde sitozin CpG, CpNpG ve CpNpN dizilerinde de metillenir (burada N, guanin dışında her nükleotit anlamına gelir).
{{genetik-taslak}}

''Arabidopsis'' ’teki esas DNA metiltransferaz enzimleri DRM2, MET1 ve CMT3'dür. Hem DRM2 ve MET1 proteinleri memeli metiltransferazları, sırasıyla, DNMT3 ve DNMT1 ile önemli derecede homoloji gösterirler, CMT3 ise bitki alemine hastır. DNA metiltransferazların iki sınıfı vardır: 1) ''de novo'' sınıfı, yani DNA'da yeni metil grupları ekleyen enzimler, ve 2) sürdürücü (ing. ''maintenance'') sınıfı, DNA ikilenmesi sırasında ana moleküldeki metil gruplarını tanıyıp yavru iplikçiklerde aynı konumlarda metil grupları ekleyen enzimler. DRM2, ''de novo'' DNA metiltransferaz olduğu gösterilmiş tek enzimdir. DRM2 ayrıca, MET1 ve CMT3 ile birlikte, DNA ikilenmesi sırasında metilasyonun korunmasını sağladığı da gösterilmiştir.<ref>{{cite journal | author = X. Cao and S. E. Jacobsen | title = Locus-specific control of asymmetric and CpNpG methylation by the DRM and CMT3 methyltransferase genes | year = 2002 | journal = [[PNAS]] | volume = 99 | issue = 90004 | pages = 16491–16498 | doi = 10.1073/pnas.162371599 | pmid = 12151602}}</ref> Bitkilerde başka DNA metiltransferazlar da ifade edilmektedir ama işlevleri bilinmemektedir (bkz [http://chromdb.org Kromatin Veritabanı]).

Halen ''de novo'' metilasyon yerlerinin nasıl belirlendiği bilinmemektedir. Çoğu (ama her değil) konumda RNA aracılıklı DNA metilasyonu (''RNA-directed DNA methylation''; [[RdDM]]) olduğuna dair bulgular vardır. RdDM'de, spesifik RNA transkriptleri çift iplikçikli yapılar oluştururlar.<ref name="aufsatz">{{cite journal | author = W. Aufsatz, M. F. Mette, J. van der Winden, A. J. M. Matzke and M. Matzke | title = RNA-directed DNA methylation in Arabidopsis | year = 2002 | journal = [[PNAS]] | volume = 99 | issue = 90004 | pages = 16499–16506 | doi = 10.1073/pnas.162371499 | pmid = 12169664}}</ref> İki iplikçikli RNA'lar, ya küçük enterferans RNA ([[siRNA]]) ya da [[mikroRNA]] (miRNA) yolları aracılığıyla, RNA'yı üreten orijinal genom bölgesi için ''de novo'' DNA metilasyonunu yönlendirirler.<ref name="aufsatz"/> Bu mekanizmanın [[RNA virüsü|RNA virüslerine]] ve/veya [[transpozon]]lara karşı hücresel savunmada önemli olduğu düşünülmektedir çünkü bunların her ikisi de konak genomda mutasyonlara yol açabilecek çift iplikçikli RNA oluştururlar. Henüz iyi anlaşılmayan bir mekanizmayla bu zararlı bölgelerin metillenemsi sonucu, bunların ifadesi sonlandırılır ve mutagenik etkilerinden korunulmuş olur.

==Mantarlarda==
Çoğu mantarda düşük düzeyde (% 0,1 ila 0,5 arası) sitozin metillenmesi olmasına karşın, bazı mantarların genomları %5 oranında metillenir.<ref>{{cite journal | author = F Antequera, M Tamame, JR Villanueva and T Santos| title = DNA methylation in the fungi| year = 1984| journal = [[J. Biol. Chem. (journal)|J. Biol. Chem.]] | volume = 259| issue = 13| pages = 8033–8036}}</ref> Bu oran, hem türler arasında hem de aynı türün farklı izolatları arasında, çeşitlilik gösterir.<ref>{{cite journal | author = Thomas Binz, Nisha D'Mello, Paul A. Horgen | title = A Comparison of DNA Methylation Levels in Selected Isolates of Higher Fungi| year = 1998| journal = [[Mycologia (journal)|Mycologia]] | volume = 90| issue = 5| pages = 785–790| doi = 10.2307/3761319}}</ref> Mantarlarda belli fizyolojik şartlarda [[gen ifadesi]]nin kontrolünde de DNA metilasyonun rol oynadığına dair belirtiler vardır.

Ekmek mayası ([[Saccharomyces cerevisiae]]) ve fisyon mayası ([[Schizosaccharomyces pombe]])'te çok az DNA metilasyonu olsa da, ipliksi mantar ''[[Neurospora crassa]]'' 'nın iyi karakterize edilmiş bir metilasyon sistemi vardır.<ref>{{cite journal | author = Eric U. Selker, Nikolaos A. Tountas, Sally H. Cross, Brian S. Margolin, Jonathan G. Murphy, Adrian P. Bird and Michael Freitag| title = The methylated component of the Neurospora crassa genome| year = 2003| journal = [[Nature (journal)|Nature]] | volume = 422 | issue = 6934| pages = 893–897| doi = 10.1038/nature01564 }}</ref> Neurospora'da metilasyonu kontrol eden birkaç gen vardır ve DNA metiltransferaz ''dim-2'' 'nin mutasyonu Nörospora'da tüm DNA metilasyonu yok eder ama büyüme veya üremeye etki etmez. Nörospora genomunda çok az tekrarlıyan DNA'bulunmasına karşın, metilasyonun yarısı tekrar eden DNA dizilerinde ([[transpozon]] kalıntıları ve [[sentromer] DNA'sı dahil olmak üzere). DNA metilasyonunun olmadığı bir genetik geri planda (İng. ''genetic background'') diğer önemli süreçlerin değerlendirilebilmesinin mümkün olması Neurospora'yı DNA metilasyonun araştırılması için değerli bir sistem kılar.

==Bakterilerde==
[[Adenin]] ve [[sitozin]] metilasyonu çoğu bakteride [[restriksiyon modifikasyon sistemi]]nin parçasıdır. Bu sistemde çalışan bir [[metilaz]] belli bir DNA dizisini tanır ve bu dizi içinde veya yakınındaki bir bazı metiller. Bu şekilde metillenmemiş olan yabancı DNA'lar hücre içine girdiklerinde diziye spesifik [[restriksiyon enzimi|restriksiyon enzimleri]] tarafından parçalanır. Bakterinin kendi DNA'sı metillenmiş olduğu için bu restriksiyon enzimleri tarafından tanınmaz. İçsel DNA'nın metilasyonu ilkel bir bağışıklık sistemi olarak çalışır, onun sayesinde bakteriler [[bakteriyofaj]] enfeksiyonundan kendilerini korurlar.

''[[E. coli]]'' DNA adenin metiltransferaz (Dam), yaklaşık 32 kDa büyüklüğünde bir enzimdir ve bir restriksiyon/modifikasyon sistemine ait değildir. ''E. coli'' Dam'ın hedef dizisi GATC'dir. Bu dizinin iki yanındaki üçer baz çifti de DNA-Dam bağlanmasına etki eder. Dam, çeşitli süreçlerde rol oynar, bunlar arasından [[DNA yanlış eşleşme tamiri|yanlış eşleşme tamiri]], [[DNA ikilenmesi]]nin zamanlaması ve [[gen ifadesi]] vardır. DNA ikilenmesinden evvel GATC konumlarındaki iki iplikçiğin her biri adenin bazında metillenmişken, ikilenmenin ardından bunlardan sadece biri metillenmiş durumda kalır. Bunun nedeni, yeni iplikçiğe dahil olan [[adenin]] bazının metillenmemiş olmasıdır. Tekrar metillenme ikilenmeden 2-4 saniye sonra olur, bu arada ikilenme sırasında yeni iplikçikteki meydana gelen dizi hataları onarılır. DNA iplikçiklerinden birinin metillenmemiş olması, hücrenin tamir sisteminin o iplikçiği yeni sentezlenmiş iplikçik olarak tanımasını sağlar. Bakterilerde Dam sistemin bozulması, spontan mutasyon oranının artmasına neden olur. Başka DNA tamir enzimleri de olmayan dam mutantlarında yaşayabilirliğin tehlikeye düşmesi, Dam sisteminin hayatiyetini gösterir.

Bakteri kromozomundaki ikilenme orijininde çok sayıda GATC konumu olduğu için orası ikilenme sonrası yarı-metillenmiş durumunu daha uzun süre korur. DNA ikilenmesinin zamanlamasında bunun merkezi bir önemi vardır. ''SeqA'' proteini [[ikilenme orijini]]ne bağlanarak onu tecrit eder ve metillenmesini engeller. Yarı metillenmiş ikilenme orijinleri inaktif olduklarından bu mekanizma hücre döngüsü sırasında DNA ikilenmesinin tek bir kere olmasını sağlar.

Bazı genlerin ifadesi, örneğin ''E. coli'' 'de [[pilus]] proteinlerini kodlayanların ifadesi, gen [[operon]]unun promotör bölgesindeki GATC konumlarının metillenmesi ile düzenlenir. DNA ikilenmesinin hemen sonrasındaki çevresel şartlar, bu promotör bölgesinin yakınındaki ve uzağındaki iki bölgeden birinin metilasyonu bloke edebilir. Metilasyon şekli oluştuktan sonra pilus gen transkripsiyonu DNA tekrar ikilenene kadar ya etkin ya da inhibe durumda kitli kalır. ''E. coli'' 'de pilus operonlarının [[idrar yolu enfeksiyonu|idrar yolu enfeksiyonlarındaki]] [[virülans]]ı belirlemekte önemli bir rol oynar. Bu yüzden ''Dam'' inhibitörlerinin [[antibiyotik]] olarak çalışabileceği önerilmiştir.

==DNA metilasyonunu saptamakta kullanılan ölçüm testleri==
DNA metilasyonu bilimsel araştırmalarda aşağıdaki yöntemlerle saptanabilir:
*[[Metilasyon spesifik PCR]], sodyum bisülfitin DNA ile kimyasal tepkimesi sonucu metillenmemiş sitozinin [[urasil]]e dönüşmesi reaksiyonu ve bunun ardından geleneksel [[PCR]] yapılması esasına dayalıdır. Metillenmiş sitozinler bu tepkimede urasile dönüşmezler, durumu merak edilen CpG konumu ile örtüşen primerler kullanılarak orasının metillenip metillenmediği anlaşılır.
*[[HELP testi]], [[restriksiyon enzimi|restriksiyon enzimlerinin]] metilenmiş ve metillenmemiş konumlar için farklı olan tanıma ve kesme yeteneğini dayalıdır.
*[[Çip üzerine kromatin immün çöktürme]] değerlendirmesi (''assay''), metillenmiş DNA'ya spesifik proteinlere (MCP2 gibi) bağlanan [[antikor]]larlar kullanılarak çökeltilen DNA'nın DNA dizilimlerine bağlanması esasına dayalıdır.
*[[Restriksiyon tespit noktası genom taraması]] Karmaşık olmasından dolayı artık ender kullanılan bir testtir, restriksiyon enzimlerinin metillenmiş ve metilenmemiş CpG konumlarını farklı derecede tanıyıp kesme esasına dayaslı olması bakımından, HELP testine benzer.
*[[Metillenmiş DNA immün çöktürmesi]] (İng. ''Methylated DNA immunoprecipitation''; MeDIP), [[kromatin immün çöktürmesi]]ne benzer, metillenmiş DNA parçaları [[immün çöktürme]] ile saflaştırılır, ardından [[DNA mikrodizilim]] veya [[DNA dizilemesi]] gibi DNA saptama yöntemlerine girdi olarak kullanılır.

==Ayrıca bakınız==
*[[Tekrar programlama]]
*[[Epigenetik]] (DNA metilasyonu başlıca katkıda bulunur)
*[[Genomik imprinting]] (bir alelin, DNA metilasyonu aracılığıyla kalıtılmış baskılanması)

==Kaynakça==
{{kaynakça|2}}
===Daha çok okuma için===
*{{cite journal |author=Patra SK |year=2008 |title=Ras regulation of DNA-methylation and cancer |journal=Exp Cell Res |volume=314 |issue=6 |pages=1193–1201 |doi=10.1016/j.yexcr.2008.01.012}}
*{{cite journal |author=Patra SK, Patra A, Ghosh TC, ''et al.'' |year=2008 |title=Demethylation of (cytosine-5-C-methyl) DNA and regulation of transcription in the epigenetic pathways of cancer development |journal=Cancer Metast. Rev. |volume=27 |issue=2 |pages=315–334 |doi=10.1007/s10555-008-9118-y}}

==Dış bağlantılar==
*[http://www.methdb.net/ DNA Metilasyon veritabanı]
⚫
*[http://yunus.hacettepe.edu.tr/~mergen/sunu/s_metil.pdf Hacettepe.edu.tr]

{{kaynak wiki2
|tariht=
|urlt=3 ağustos 2009
|kt=kısmen
|dil=İngilizce
|madde=DNA methylation
|tarih=24 temmuz 2009
|url=http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=DNA_methylation&oldid=303948271
}}


[[Kategori:DNA]]
[[Kategori:DNA]]
[[Kategori:Epigenetik]]

[[de:DNA-Methylierung]]
[[en:DNA methylation]]
[[it:Metilazione del DNA]]
[[pl:Metylacja DNA]]
[[pt:Metilação do DNA]]
[[ru:Метилирование ДНК]]
[[sv:DNA-metylering]]
[[uk:Метилювання ДНК]]
[[ur:ڈی این اے میثائلیت]]
[[zh:DNA甲基化]]

Sayfanın 18.24, 3 Ağustos 2009 tarihindeki hâli

DNA metilasyonu DNA'nın bir kimyasal değişimdir, kalıtsal olup sonradan ilk dizi geri gelecek şekilde çıkartılabilir. Bu özelliği nedeniyle epigenetik koda aittir ve en iyi karakterize edilmiş epigenetik mekanizmadır.[1] Metilasyon tüm virüslerde görülen, öz-başka (İng. self/non-self) ayrımına yarayan bir yetenek olduğu için epigenetik kodun, kadim viral enfeksiyon olaylarından kalma bir mekanizma olabileceği öne sürülmüştür.[2]

DNA metilasyonu DNA'ya bir metil grubunun eklenmesidir; örneğin sitozindeki pirimidin halkasının 5 numaralı karbonuna eklenmesi durumunda gen ifadesinin azalır. Sitozinin C-5 pozisyonunda DNA metillenmesi her omurgalı hayvanda gözlemlenmiştir. Erişkin somatik dokularda DNA metilasyonu tipik olarak CG dinükleotit dizilerinde meydana gelir. CpG dışı metilasyon embriyonik kök hücrelerde hakimdir.[3][4]

Bitkilerde sitozinler hem simetrik (CpG veya CpNpG; N, guanin haricinde herhangi bir nükleotittir) hem de asimetrik (CpNpNp) olarak metillenebilir. Bazı organizmalarda, örneğin meyve sineklerinde, hemen hiç DNA metilasyonu görülmez.

İnsanlarda uzun vadeli hafıza depolaması DNA metilasyonu ile düzenlenmektedir.[5][6]

Memelilerde

DNA metilasyonu normal gelişim için gereklidir ve imprinting, X-kromozomu inaktivasyonu, tekrar elemanlarının baskılanması ve karsinogenez ile ilişkilidir.

Memelilerde CpG'lerin %60-90'ı metillenmiştir.[7] Metillenmemiş CpG'ler CpG adaları olarak adlandırılan kümler halinde gruplanırlar, bunlar çoğu genin 5' düzenleyici bölgelerinde bulunurlar. Kanser gibi çoğu hastalık sürecinde gen promotöründeki CpG adaları anormal aşırı metilasyona (hipermetilasyona) uğrarlar, bunun sonucu kalıtlanabilen transkripsiyon susturması olur. DNA metilasyonu gen transkripsiyonunu iki şekilde etkileyebilir. Birincisi, DNA'nın metillenmesi transkripsiyon faktörlerinin bğlanmasını engelleyebilir, ikincisi metillenmiş DNA metil-CpG'ye-bağlanıcı bölge proteinleri (İng. methyl-CpG-binding domain proteins; MBD) tarafından beğlanır. MBD proteinleri ek proteinler de (histon deasetilazlar ve histonları modifiye edebilen başka kromatin şekillendirici proteinler gibi) seferber ederek, sessiz kromatin olarak adlandırılan, kompakt ve inaktif bir kromatin yapısı oluşmasını sağlar. DNA metilasyonu ile kromatin yapısı arasındaki bu ilişki çok önemlidir. Özellikle, metil-CpG-bağlayıcı protein 2 (MeCP2) yokluğu Rett senromu ile ilişkilidir, MBD2 proteini de kanserde hipermetillenmiş genlerin transkripsiyonlarının susturulmasına aracılık eder.

DNA metiltransferazlar

Memeli hücrelerde, DNA metilasyonu başlıca CpG dinükleotitlerinin sitozinin C5 pozisyonunda gerçekleşir. Bu kimyasal değişime neden olan enzim etkinlikleri iki sınıfa ayrılır: sürdürme metilasyonu ve baştan metilasyon (İng. maintenance methylation ve de novo methylation)

Sürdürme metilasyonu, her DNA ikilenme döngüsünün ardından DNA metilasyon durumunu korumak için gereklidir. DNA metiltransferaz (DNMT) olmazsa, ikilenme mekanizmasının oluşturacağı yavru iplikçikler metillenmemiş olur ve zaman içinde bu, pasif demetilasyona yol açar. DNMT1, DNA ikilenmesi sırasında DNA metilasyon örüntüsünün yavru DNA iplikçiklerine kopyalanmasında sorumlu sürdürücü metiltransferaz enzimidir. Gelişimde DNMT'ye gereksinim vardır, Farelerde DNMT1'in her iki kopyası da silindiği zaman, gelişimin 9. gününde embriyo ölür.

DNMT3a ve DNMT3b enzimlerinin gelişim sırasında DNA metilasyon örüntülerini oluşturan de novo (yeni baştan) metiltransferazlar olduğu düşünülmektedir. DNMT3L, diğer DNMT3 enzimlerine homolog olan ama katalitik etkinliği olmayan bir proteindir. Bunun yerine, DNMT3L de novo metiltransferazların DNA'ya bağlanma yeteneğini artırarak ve onların aktivitesini güçlendirerek onlara yardım eder. Ayrıca, DNMT2 (TTRDMT1) bir DNA metiltransferaz homoloğu olarak teşhis edilmiştir, çünkü tüm DNA metiltransferazlarda ortak olan 10 dizi motifine sahiptir; ancak DNMT2 (TRDMT1) DNA'yı metillemek yerine aspartik asit tRNA'sının antikodon ilmiğindeki sitozin-38'i metillendirir.[8].

Karsinogenez sırasında çoğu tümör baskılayıcı gen DNA metilasyonu ile susturulduğu için bu genlerin tekrar etkinleştirilmesi için DNMT'leri inhibe edilmesi denenmiştir. 5-aza-2'-deoksisitidin (desitabin) bir nükleozit analoğudur, katalizdeki bir β-eliminasyon adımını engelleyerek DNMT'leri DNA ile bir kovalent kompleks olarak kilitler ve onları çalışmaz hale getirir; bunun sonucu bu enzimler yıkıma uğrar. Ancak, desitabin'in etkin olabilmesi için onun hücre genomuna dahil edilmesi gerekmektedir. Bunun sonucu mutasyonlar meydana gelir. Üstelik desitabin kemik iliği için toksiktir, bu yüzden tedavi amaçlı kullanımını sınırlıdır. Bu sorunlar yüzünden DNMT'leri hadefleyen anti-anlam terapilerilerinin geliştirilmesine yönelinmiştir, bu yöntemle mRNA yıkımı ve dolayısıyla protein üretiminin engellenmesi amaçlanmıştır. Ancak, DNMT1'in tek başına hedeflenmesinin, DNA metilasyonu ile susturulmuş olan tümör baskılayıcı genleri tekrar etkinleştirmeye yeterli olduğu halen kesinleşmemiştir.

Hastalıkları

  • Rett Sendromu: Metilasyon bağımlı DNAbinding proteinleri kodlayan gen MECP2’nin mutasyonuyla oluşur.
  • ICF Sendromu: Kromozom 1, 9 ve 16’ nın satellit bölgelerinin hipometilasyonuyla karakterize edilmesi ve kromozom karasızlığı sonucu oluşur. Son zamanlarda, de novo DNA metiltransferaz geni DNMT3B’deki mutasyonların bu sendromla bağlantısı olduğu bulunmuştur.
  • X-bağımlı Alfa Talasemi / Zeka Geriliği Sendromu: ATRX geni alfa talasemi, çeşitli zeka gerilikleri, fasiyal dimorfizm ve üregenital anomalileri içeren bir hastalıkla ilişkilidir. ATRX’deki mutasyonlar, rDNA dizileri ve subtelomerik tekrarlar gibi fazla miktarda tekrarlanan dizilerin metilasyon örüntülerinde değişikliklere neden olur. Bu nedenle ATRX’in görevini kaybetmesi gen ifadesinin düzenlenmesinin de kaybını içerebilir.

Bitkilerde

Bitkilerde, özellikle model bitki Arabidopsis thaliana 'da, DNA metilasyonunun anlaşılmasında önemli ilerleme kaydedilmiştir. Memelilerde metilasyonun CpG dizilerindeki sitozinde metillenmesine karşın, bitkilerde sitozin CpG, CpNpG ve CpNpN dizilerinde de metillenir (burada N, guanin dışında her nükleotit anlamına gelir).

Arabidopsis ’teki esas DNA metiltransferaz enzimleri DRM2, MET1 ve CMT3'dür. Hem DRM2 ve MET1 proteinleri memeli metiltransferazları, sırasıyla, DNMT3 ve DNMT1 ile önemli derecede homoloji gösterirler, CMT3 ise bitki alemine hastır. DNA metiltransferazların iki sınıfı vardır: 1) de novo sınıfı, yani DNA'da yeni metil grupları ekleyen enzimler, ve 2) sürdürücü (ing. maintenance) sınıfı, DNA ikilenmesi sırasında ana moleküldeki metil gruplarını tanıyıp yavru iplikçiklerde aynı konumlarda metil grupları ekleyen enzimler. DRM2, de novo DNA metiltransferaz olduğu gösterilmiş tek enzimdir. DRM2 ayrıca, MET1 ve CMT3 ile birlikte, DNA ikilenmesi sırasında metilasyonun korunmasını sağladığı da gösterilmiştir.[9] Bitkilerde başka DNA metiltransferazlar da ifade edilmektedir ama işlevleri bilinmemektedir (bkz Kromatin Veritabanı).

Halen de novo metilasyon yerlerinin nasıl belirlendiği bilinmemektedir. Çoğu (ama her değil) konumda RNA aracılıklı DNA metilasyonu (RNA-directed DNA methylation; RdDM) olduğuna dair bulgular vardır. RdDM'de, spesifik RNA transkriptleri çift iplikçikli yapılar oluştururlar.[10] İki iplikçikli RNA'lar, ya küçük enterferans RNA (siRNA) ya da mikroRNA (miRNA) yolları aracılığıyla, RNA'yı üreten orijinal genom bölgesi için de novo DNA metilasyonunu yönlendirirler.[10] Bu mekanizmanın RNA virüslerine ve/veya transpozonlara karşı hücresel savunmada önemli olduğu düşünülmektedir çünkü bunların her ikisi de konak genomda mutasyonlara yol açabilecek çift iplikçikli RNA oluştururlar. Henüz iyi anlaşılmayan bir mekanizmayla bu zararlı bölgelerin metillenemsi sonucu, bunların ifadesi sonlandırılır ve mutagenik etkilerinden korunulmuş olur.

Mantarlarda

Çoğu mantarda düşük düzeyde (% 0,1 ila 0,5 arası) sitozin metillenmesi olmasına karşın, bazı mantarların genomları %5 oranında metillenir.[11] Bu oran, hem türler arasında hem de aynı türün farklı izolatları arasında, çeşitlilik gösterir.[12] Mantarlarda belli fizyolojik şartlarda gen ifadesinin kontrolünde de DNA metilasyonun rol oynadığına dair belirtiler vardır.

Ekmek mayası (Saccharomyces cerevisiae) ve fisyon mayası (Schizosaccharomyces pombe)'te çok az DNA metilasyonu olsa da, ipliksi mantar Neurospora crassa 'nın iyi karakterize edilmiş bir metilasyon sistemi vardır.[13] Neurospora'da metilasyonu kontrol eden birkaç gen vardır ve DNA metiltransferaz dim-2 'nin mutasyonu Nörospora'da tüm DNA metilasyonu yok eder ama büyüme veya üremeye etki etmez. Nörospora genomunda çok az tekrarlıyan DNA'bulunmasına karşın, metilasyonun yarısı tekrar eden DNA dizilerinde (transpozon kalıntıları ve [[sentromer] DNA'sı dahil olmak üzere). DNA metilasyonunun olmadığı bir genetik geri planda (İng. genetic background) diğer önemli süreçlerin değerlendirilebilmesinin mümkün olması Neurospora'yı DNA metilasyonun araştırılması için değerli bir sistem kılar.

Bakterilerde

Adenin ve sitozin metilasyonu çoğu bakteride restriksiyon modifikasyon sisteminin parçasıdır. Bu sistemde çalışan bir metilaz belli bir DNA dizisini tanır ve bu dizi içinde veya yakınındaki bir bazı metiller. Bu şekilde metillenmemiş olan yabancı DNA'lar hücre içine girdiklerinde diziye spesifik restriksiyon enzimleri tarafından parçalanır. Bakterinin kendi DNA'sı metillenmiş olduğu için bu restriksiyon enzimleri tarafından tanınmaz. İçsel DNA'nın metilasyonu ilkel bir bağışıklık sistemi olarak çalışır, onun sayesinde bakteriler bakteriyofaj enfeksiyonundan kendilerini korurlar.

E. coli DNA adenin metiltransferaz (Dam), yaklaşık 32 kDa büyüklüğünde bir enzimdir ve bir restriksiyon/modifikasyon sistemine ait değildir. E. coli Dam'ın hedef dizisi GATC'dir. Bu dizinin iki yanındaki üçer baz çifti de DNA-Dam bağlanmasına etki eder. Dam, çeşitli süreçlerde rol oynar, bunlar arasından yanlış eşleşme tamiri, DNA ikilenmesinin zamanlaması ve gen ifadesi vardır. DNA ikilenmesinden evvel GATC konumlarındaki iki iplikçiğin her biri adenin bazında metillenmişken, ikilenmenin ardından bunlardan sadece biri metillenmiş durumda kalır. Bunun nedeni, yeni iplikçiğe dahil olan adenin bazının metillenmemiş olmasıdır. Tekrar metillenme ikilenmeden 2-4 saniye sonra olur, bu arada ikilenme sırasında yeni iplikçikteki meydana gelen dizi hataları onarılır. DNA iplikçiklerinden birinin metillenmemiş olması, hücrenin tamir sisteminin o iplikçiği yeni sentezlenmiş iplikçik olarak tanımasını sağlar. Bakterilerde Dam sistemin bozulması, spontan mutasyon oranının artmasına neden olur. Başka DNA tamir enzimleri de olmayan dam mutantlarında yaşayabilirliğin tehlikeye düşmesi, Dam sisteminin hayatiyetini gösterir.

Bakteri kromozomundaki ikilenme orijininde çok sayıda GATC konumu olduğu için orası ikilenme sonrası yarı-metillenmiş durumunu daha uzun süre korur. DNA ikilenmesinin zamanlamasında bunun merkezi bir önemi vardır. SeqA proteini ikilenme orijinine bağlanarak onu tecrit eder ve metillenmesini engeller. Yarı metillenmiş ikilenme orijinleri inaktif olduklarından bu mekanizma hücre döngüsü sırasında DNA ikilenmesinin tek bir kere olmasını sağlar.

Bazı genlerin ifadesi, örneğin E. coli 'de pilus proteinlerini kodlayanların ifadesi, gen operonunun promotör bölgesindeki GATC konumlarının metillenmesi ile düzenlenir. DNA ikilenmesinin hemen sonrasındaki çevresel şartlar, bu promotör bölgesinin yakınındaki ve uzağındaki iki bölgeden birinin metilasyonu bloke edebilir. Metilasyon şekli oluştuktan sonra pilus gen transkripsiyonu DNA tekrar ikilenene kadar ya etkin ya da inhibe durumda kitli kalır. E. coli 'de pilus operonlarının idrar yolu enfeksiyonlarındaki virülansı belirlemekte önemli bir rol oynar. Bu yüzden Dam inhibitörlerinin antibiyotik olarak çalışabileceği önerilmiştir.

DNA metilasyonunu saptamakta kullanılan ölçüm testleri

DNA metilasyonu bilimsel araştırmalarda aşağıdaki yöntemlerle saptanabilir:

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ Jaenisch, R., & Bird, A. (2003, March 2). Epigenetic regulation of gene expression: how the genome integrates intrinsic and environmental signals. Nature Genetics, 33, 245.
  2. ^ Villarreal, LP. (2005). Viruses and the Evolution of Life. Washington, ASM Press.
  3. ^ J. E. Dodge, B. H. Ramsahoye, Z. G. Wo, M. Okano and E. Li (2002). "De novo methylation of MMLV provirus in embryonic stem cells: CpG versus non-CpG methylation". Gene. 289 (1-2): 41–48. doi:10.1016/S0378-1119(02)00469-9. 
  4. ^ T. R. Haines, D. I. Rodenhiser and P. J. Ainsworth (2001). "Allele-Specific Non-CpG Methylation of the Nf1 Gene during Early Mouse Development". Developmental Biology. 240 (2): 585–598. doi:10.1006/dbio.2001.0504. 
  5. ^ Miller C, Sweatt J (2007-03-15). "Covalent modification of DNA regulates memory formation". Neuron. 53 (6): 857–869. doi:10.1016/j.neuron.2007.02.022. PMID 17359920. 
  6. ^ Powell, Devin (2008-12-02). "Memories may be stored on your DNA". New Scientist. Erişim tarihi: 2008-12-02. 
  7. ^ Tucker KL. (2001) "Methylated cytosine and the brain: a new base for neuroscience". Neuron. 30(3): 649-52. DOI:10.1016/S0896-6273(01)00325-7. PMID 11430798
  8. ^ Goll, M. G.; Kirpekar, F.; Maggert, K. A.; Yoder, J. A.; Hsieh, C.-L.; Zhang, X.; Golic, K. G.; Jacobsen, S. E.; Bestor, T. H. : Methylation of tRNA(Asp) by the DNA methyltransferase homolog Dnmt2. Science 311: 395-397, 2006. PubMed ID : 16424344
  9. ^ X. Cao and S. E. Jacobsen (2002). "Locus-specific control of asymmetric and CpNpG methylation by the DRM and CMT3 methyltransferase genes". PNAS. 99 (90004): 16491–16498. doi:10.1073/pnas.162371599. PMID 12151602. 
  10. ^ a b W. Aufsatz, M. F. Mette, J. van der Winden, A. J. M. Matzke and M. Matzke (2002). "RNA-directed DNA methylation in Arabidopsis". PNAS. 99 (90004): 16499–16506. doi:10.1073/pnas.162371499. PMID 12169664. 
  11. ^ F Antequera, M Tamame, JR Villanueva and T Santos (1984). "DNA methylation in the fungi". J. Biol. Chem. 259 (13): 8033–8036. 
  12. ^ Thomas Binz, Nisha D'Mello, Paul A. Horgen (1998). "A Comparison of DNA Methylation Levels in Selected Isolates of Higher Fungi". Mycologia. 90 (5): 785–790. doi:10.2307/3761319. 
  13. ^ Eric U. Selker, Nikolaos A. Tountas, Sally H. Cross, Brian S. Margolin, Jonathan G. Murphy, Adrian P. Bird and Michael Freitag (2003). "The methylated component of the Neurospora crassa genome". Nature. 422 (6934): 893–897. doi:10.1038/nature01564. 

Daha çok okuma için

  • Patra SK (2008). "Ras regulation of DNA-methylation and cancer". Exp Cell Res. 314 (6): 1193–1201. doi:10.1016/j.yexcr.2008.01.012. 
  • Patra SK, Patra A, Ghosh TC; ve diğerleri. (2008). "Demethylation of (cytosine-5-C-methyl) DNA and regulation of transcription in the epigenetic pathways of cancer development". Cancer Metast. Rev. 27 (2): 315–334. doi:10.1007/s10555-008-9118-y. 

Dış bağlantılar

Şablon:Kaynak wiki2

"https://tr.wikipedia.org/w/index.php?title=DNA_metilasyonu&oldid=6144687" sayfasından alınmıştır