Metilacija DNK
Metilacija DNK je biološki proces kojim se metilna grupa dodaje molekuli DNK. Metilacija može promijeniti aktivnost segmenta DNK bez promjene sekvence. Kada se nalazi u genu promotoru, DNK metilacija tipski djeluje na potiskivanje transkripcije gena. Kod sisara, DNK metilacija je neophodna za normalan razvoj i povezana je sa brojnim ključnim procesima uključujući genomsko utiskivanje, inaktivaciju X-hromosoma, potiskivanje transpozibilnih elementa, starenje i kancerogenezu. Od 2016. godine pronađene su dvije nukleobaze na kojima se odvija prirodna, enzimska metilacija DNK: adenin i citozin. Modifikovane baze su N6-metiladenin, 5-methylcytosine i N4-metilcitozin. Dvije od četiri baze DNK, citozin i adenin, mogu biti metilirane. Metilacija citozina je široko rasprostranjena i kod eukariota i kod prokariota, iako se stopa metilacije DNK citozina može uveliko razlikovati među vrstama: 14% citozina je metilirano u Arabidopsis thaliana, 4% do 8% u Physarum, 7,6% u Mus musculus, 2,3% u Escherichia coli, 0.03% u Drosophila, 0.006% in Dictyostelium i gotovo nijedan (0,0002 do 0,0003%) u Caenorhabditis ili gljivama kao što su Saccharomyces cerevisiae i S. pombe (ali ne i Neurospora crassa). Metilacija adenina uočena je u bakterijskoj, biljnoj i nedavno u sisarskoj DNK, ali je dobila znatno manje pažnje. Metilacija citozina da bi se formirao 5-metilcitozin dešava se na istoj poziciji 5 na pirimidinskom prstenu, gdje se nalazi metil grupa DNK baze timin; isti položaj razlikuje timin od analogne RNK baze uracil, koja nema metilnu grupu. Spontana deaminacija 5-metilcitozina pretvara ga u timin. Ovo rezultira neusklađenošću odnosa T:G. Mehanizmi za popravku zatim ga ispravljaju nazad na originalni par C:G ; alternativno, oni mogu zamijeniti A za G, pretvarajući originalni C:G par u T:A par, efektivno mijenjajući bazu i uvodeći mutaciju. Ova pogrešno inkorporirana baza neće biti ispravljena tokom DNK replikacije jer je timin DNK baza. Ako se neusklađenost ne popravi i ćelija uđe u ćelijski ciklus, lanac koji nosi T će biti dopunjen sa A u jednoj od ćelija kćeri, tako da mutacija postaje trajna. Gotovo univerzalna upotreba timina isključivo u DNK i uracila isključivo u RNK možda je evoluirala kao mehanizam kontrole grešaka, kako bi se olakšalo uklanjanje uracila nastalih spontanom deaminacijom citozina. Smatra se da su metilacija DNK, kao i mnoge od njenih savremenih DNK metiltransferaza, evoluirale iz rane primitivne metilacijske aktivnosti RNK i podržana je s nekoliko linija dokaza. U biljkama i drugim organizmima, metilacija DNK nalazi se u tri različita konteksta sekvence: CG (ili CpG), CHG ili CHH (gdje H odgovara A, T ili C). Međutim, kod sisara, metilacija DNK se gotovo isključivo nalazi u CpG dinukleotidima, pri čemu su citozini na oba lanca obično metilirani. Međutim, ne-CpG metilacija se može primijetiti u embrionskim matičnim ćelijama, a također je indicirano u nervnom razvoju. Nadalje, ne-CpG metilacija primijećena je također u hematopoetskim progenitorskim ćelijama, a dešavala se uglavnom u kontekstu CpApC sekvence.