Diferencia entre el ADN y la metilación de histonas

Diferencia clave - ADN frente a la metilación de histonas
 

La metilación es un proceso biológico por el cual un grupo metilo (CH₃) se agrega a una molécula y se modifica para mejorar o reprimir su actividad. En el contexto de la genética, la metilación puede ocurrir en dos niveles: la metilación del ADN y la metilación de las histonas. Ambos procesos afectan directamente el proceso de transcripción de los genes y controlan la expresión de los genes.. En la metilación del ADN, se agrega un grupo metilo a la citosina o al nucleótido de adenina de la molécula de ADN, que modifica los dos residuos de nucleótidos para reprimir la función de la transcripción de genes y prevenir la expresión de genes. En la metilación de las histonas, se agrega un grupo metilo a los aminoácidos de la proteína histona.. Esta es la diferencia clave entre el ADN y la metilación de histonas..

CONTENIDO

1. Resumen y diferencia clave
2. ¿Qué es la metilación del ADN?
3. ¿Qué es la metilación de histonas?
4. Similitudes entre el ADN y la metilación de histonas
5. Comparación lado a lado - ADN frente a la metilación de histonas en forma tabular
6. Resumen

¿Qué es la metilación del ADN??

El proceso epigenético mediante el cual se agregan grupos metilo a una molécula de ADN para controlar la expresión de los genes se conoce como metilación del ADN. La metilación del ADN no altera la secuencia del ADN, pero afecta la actividad del ADN. Este proceso es necesario para el desarrollo normal de un organismo y está vinculado a muchos procesos importantes del cuerpo que incluyen la preservación de la estabilidad cromosómica, el desarrollo embrionario, la carcinogénesis, el envejecimiento, la inactivación del cromosoma x y la represión de los elementos transponibles. Cuando el proceso de metilación ocurre en una región promotora de un gen, está involucrado en la represión de la transcripción de genes. Una molécula de ADN consiste en una combinación de cuatro (04) nucleótidos: adenina, guanina, timina y citosina. De las cuatro bases del ADN, la adenina y la citosina se pueden metilar. Durante la metilación del ADN, se agrega un grupo metilo a los 5^th Carbono del anillo de citosina para convertir la base de citosina en 5-metilcitosina. Este proceso de modificación del residuo de citosina es catalizado por una enzima conocida como ADN metiltransferasa. Una base de citosina modificada está presente junto a una base de guanina. Por lo tanto, en la estructura helicoidal doble del ADN, las bases de citosina modificadas están presentes diagonalmente entre sí en cadenas de ADN opuestas.

Figura 01: Metilación del ADN.

La metilación de adenina es un proceso que se encuentra en plantas, bacterias y mamíferos. La metilación del ADN de las plantas y otros organismos se encuentra en tres contextos de secuencia diferentes. Son CG, CHH y CHG, donde H se refiere a Adenina, Timina o Citosina..

¿Qué es la metilación de histonas??

La histona es una proteína que constituye el nucleosoma, que es la unidad estructural del cromosoma eucariota. El nucleosoma se envuelve alrededor de la doble hélice del ADN, lo que resulta en la formación de cromosomas. La metilación de histonas es un proceso que transfiere grupos metilo a los aminoácidos de la proteína histona. El ADN se enrolla alrededor de dos conjuntos de proteínas histonas idénticas denominadas octámeros de proteínas. Los cuatro tipos de proteínas histonas (dos copias cada una) involucradas en esta formación son H2A, H2b, H3 y H4. Estos cuatro tipos de proteínas histonas consisten en una extensión de la cola. Estas extensiones de la cola actúan como los objetivos de la modificación del nucleosoma por metilación. La activación e inactivación del ADN depende en gran medida del residuo de la cola que está metilado y su capacidad de metilación..

Figura 02: Metilación de histonas

La metilación de las histonas afecta directamente la transcripción de los genes. Tiene la capacidad de aumentar o disminuir el proceso, que depende del tipo de aminoácidos en la proteína de histona que se va a metilar y del número de grupos metilo unidos. El proceso de transcripción se mejora debido a algunas reacciones de metilación que debilitan los enlaces presentes entre las colas de las histonas y el ADN. Esto ocurre debido a la activación del proceso de desenrollamiento del ADN del nucleosoma que facilita la interacción entre los factores de transcripción, las polimerasas y el ADN. Este proceso es un paso crítico en la regulación de la expresión génica y resulta en la expresión de diferentes genes por diferentes células. La metilación de las proteínas de la histona ocurre en los residuos de la cola, más comúnmente en los residuos de lisina (K) de las colas de histona de H3 y H4 y también en la arginina (R). La lisina y la arginina son aminoácidos. La histona metiltransferasa es una enzima que se utiliza para transferir grupos metilo a lisina y arginina, los residuos de la cola de las proteínas histonas H3 y H4..

¿Cuál es la similitud entre el ADN y la metilación de histonas??

• En ambos procesos se añaden grupos metilo..

¿Cuál es la diferencia entre el ADN y la metilación de histonas??

ADN vs histona metilación
La adición de un grupo metilo a los nucleótidos de citosina o adenina de una molécula de ADN se conoce como metilación del ADN..	La transferencia de grupos metilo a los aminoácidos de las proteínas histonas se conoce como metilación de histonas.
Catalizador
La adición del grupo metilo al residuo de citosina es catalizada por la ADN metiltransferasa..	La reacción que transfiere los grupos metilo al aminoácido de la proteína histona es catalizada por la histona metiltransferasa..
Función
Si la metilación del ADN ocurre en la región promotora de un gen, suprime la transcripción de los genes y previene la expresión de genes..	Si se produce la metilación de las histonas, promueve el desenrollamiento del ADN del nucleosoma envuelto y facilita la interacción de los factores de transcripción y las polimerasas con el ADN y mejora el proceso de transcripción del gen..

Resumen - Metilación del ADN frente a la histona

La metilación es un proceso mediante el cual se agrega un grupo metilo a una molécula como el ADN o la proteína. En el contexto de la genética, la metilación del ADN y la metilación de las histonas afectan directamente la regulación de la transcripción de un gen y controlan la expresión génica de las células. Las reacciones de la metilación del ADN y la metilación de las histonas son catalizadas por el ADN y la histona metiltransferasa, respectivamente. Cuando se agrega un grupo metilo al ADN, se conoce como metilación del ADN y cuando se agrega un grupo metilo a los aminoácidos de la proteína histona, se conoce como metilación de la histona. Esta es la diferencia entre el ADN y la metilación de histonas..

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Referencias:

1. Rose, Nathan R., y Robert J. Klose. "Comprensión de la relación entre la metilación del ADN y la metilación de la lisina de histonas". Biochimica et Biophysica Acta, Elsevier Pub. Co, diciembre 2014, Disponible aquí. Consultado el 29 de agosto de 2017
2. Kondo, Yutaka. “Conversaciones cruzadas epigenéticas entre la metilación del ADN y las modificaciones de histonas en los cánceres humanos”. Yonsei Medical Journal, Yonsei University College of Medicine, 31 de agosto de 2009, Disponible aquí. Consultado el 29 de agosto de 2017

Imagen de cortesía:

1. "Metilación del ADN" Por Mariuswalter - Trabajo propio (CC BY-SA 4.0) vía Commons Wikimedia
2. “Figura 16 03 02” por CNX OpenStax (CC BY 4.0) vía Commons Wikimedia