Name: Meral Richter, 2015
Acetylierung von Histonen
Histone sind positiv geladene, basische Proteine im Zellkern von Eukaryoten und ein Bestandteil des Chromains. Sie fungieren als Spulen, um welche sich die DNA windet, man spricht von der Verpackung der DNA, und spielen ebenfalls bei der Genexpression eine Rolle.
Unter Acetylierung versteht man das Austauschen eines Wasserstoffatoms der DNA duch eine Acetylgruppe.
Die Histonacetylierung findet ausschließlich an spezifischen Lysinresten, welche ein Bestandteil der Histone bilden, statt. Hierbei wird durch die Histon-Acetyl-Transferase das Acetyl-Coenzym A auf den Lysinrest übertragen. Die Acetylierung hebt einen Teil der positiven Ladung des Lysinrests auf. Daraus resultiert eine Verminderung der elektrostatischen Wechselwirkung zwischen Lysinresten und DNA, welche zu einer Öffnung der Chromatinstruktur führt. Somit wird die Verpackung der DNA gelockert und das Binden von Transkriptionsfaktoren an die DNA ermöglicht. Der Vorgang wird durch die Histon-Deacetylase relativiert.
Die Histonacetylierung ist demnach eine Begünstigung der Transkription.
Methylierung von DNA
Unter Methylierung versteht man das Anhängen einer Methylgruppe an ein Cytosin-Molekül des DNA-Doppelstrangs; bevorzugt werden hierbei Cytosin-Moleküle mit benachbarten Guanin-Molekülen. Der Prozess erfolgt durch eine Methyltransferase und wird vor allem an Genanfängen durchgeführt. Die Methylierung verhindert das Abschreiben des Gens durch die RNA-Polymerase.
Bei Säugetieren unterscheidet man zwei Arten der Methylierung: Die Erhaltungs- und die Neu-Methylierung.
Unter Erhaltungs-Methylierung versteht man die, nach der Replikation erfolgende, Übertragung der Methylierungsmuster der Elterngeneration auf die Tochtergeneration. Dies ist notwendig, um die Steuerung der Genregulation bei der Tochtergeneration beizubehalten. Der Vorgang erfolgt durch die Methyltransferase DNMT1.
Bei der Neu-Methylierung werden Bereiche, welche normalerweise nicht methyliert werden, durch die Methyltransferasen DNMT3a und DNMT3b methyliert. Dies erfolgt vor allem im frühen Stadium der Embryonalentwicklung.
Die Methylierung ist demnach eine Benachteiligung der Transkription. Sie dient aber auch der Regulation und vermutlich ist Methylierte DNA für die Beobachtungen der Epigenetik verantwortlich.