Pokaż cały numer - FPN - Farmaceutyczny PrzeglÄ d Naukowy

Farm Przegl Nauk, 2010,7, 20-22Metylacja DNA – główny znacznik epigenetyczny komórkiDNA Methylation – a major epigenetic marker of the cellOlga Smagacz, Aleksandra Moździerz, Anna Rzepecka-Stojko, Jerzy Stojko,Małgorzata Juszko-Piekut, Magdalena Wyszyńska, Justyna KaźmierczakZakład Higieny, Bioanalizy i Badania ŚrodowiskaWydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny LaboratoryjnejŚląski Uniwersytet Medyczny w KatowicachStreszczenieProcesy epigenetyczne wpływają na ekspresję genów nienaruszając sekwencji DNA. Do podstawowych modyfikacjiepigenetycznych, obok zmian struktury chromatyny,zaliczana jest metylacja DNA. Metylacja DNA jest procesemprzyłączania grup metylowych do atomu węglacytozyny, w obrębie dinukleotydu CpG. Produktem tejreakcji jest 5-metylocytozyna, nazywana czasem piątympodstawowym składnikiem DNA. W ustalaniu wzoru metylacjiudział biorą enzymy z grupy metylotransferaz. Wwarunkach fizjologicznych 70-80% dinukleotydów CpGzawiera grupę metylową. Istnieją również regiony, którena wszystkich etapach rozwoju i we wszystkich typachtkanek są chronione przed metylacją - wyspy CpG. Konsekwencjązmian informacji epigenetycznej są zaburzeniaw transkrypcji i syntezie białka, będące czynnikami mającymiudział w patogenezie wielu chorób. Defekty metylacjiDNA są zmianami odwracalnymi. Można zatem poprzezcelowaną aktywację bądź inhibicję regulować poziom ekspresjigenów. Zmapowanie miejsc metylacji DNA i poznaniemechanizmów współtowarzyszących temu procesowidaje nadzieję na znalezienie technik umożliwiających leczeniechorób nowotworowych, schorzeń o podłożu alergicznym,immunologicznym czy - jak wskazują najnowszebadania - być może także tych, o podłożu genetycznym.Słowa kluczowe: epigenetyka, metylacja DNA,5-metylocytozyna, wyspy CpGAbstractEpigenetic processes influence gene expression withoutaltering DNA sequence. DNA methylation, togetherwith chromatin remodelling, forms the basis for epigeneticmodification. DNA methylation denotes addition ofmethyl groups to the cytosine carbon atom within CpGdinucleotide. It results in formation of 5-Methylcytosine,also referred to as 5 th basic DNA element. Enzymes ofmethyltransferase group contribute to methylation patternsset-up. In physiological environment 70-80% ofCpG dinucleotide have methyl groups. There are also regions,so called CpG Islands, which are protected frommethylation in all types of tissues. Alterations in epigeneticinformation result in abnormalities in transcriptionand protein synthesis, which contributes to pathogenesisin a variety of diseases.DNA methylation defects are reversible changes. Therefore,by intentional activation or inhibition, it is possibleto regulate gene expression. Mapping of DNA methylationregions and identifying the mechanism accompanyingthis process raise hopes for finding new treatmenttechniques for cancerous diseases, allergy and immunityrelateddiseases and possibly, as recent studies has shown,for genetic disorders.Key words: epigenetics, DNA methylation, 5-methylcytosine,CpG islandsMetylacja DNA obok przebudowy struktury chromatyny,indukowanej zmianami w obrębie białek histonowych,zaliczana jest do podstawowych mechanizmów epigenetycznych.Owe mechanizmy umożliwiają dziedziczenie, mimoiż nie towarzyszą im zmiany w układzie nukleotydów DNA.W odróżnieniu od zmian o podłożu genetycznym, epigenezacharakteryzuje się odwracalnością [1]. Obecnie trwająbadania, mające na celu wykorzystanie tej właściwości,a tym samym dające nadzieje na odkrycie nowych metod terapeutycznych.Prawdopodobnie miałyby one zastosowaniew leczeniu chorób alergicznych, immunologicznych, metabolicznych,a przede wszystkim chorób nowotworowych[1-3].Pierwszym zjawiskiem o podłożu epigenetycznym, ukazującymzłożoność tego procesu, było odkrycie H. J. Műlleraz 1930 roku. Obiektem badań była linia Drosophila,której oczy zabarwione były w sposób mozaikowy. Odpowiedzialnyza tę cechę, okazał się gen, który co pewien czasulegał spontanicznej inaktywacji, ale co istotne, bez zmianw sekwencji DNA. Ponadto, jeśli ów proces raz zaistniał,gen pigmentu pozostał nieaktywny we wszystkich komórkachpotomnych [4].Proces metylacji DNAJedną z cech wyróżniających eukariotyczne DNA, jeststosunkowo wysoka zawartość 5-metylocytozyny, produktureakcji metylacji kwasu deoksyrybonukleinowego.20