Cos'è metilazione della citosina?

Metilazione della Citosina

La metilazione della citosina è un processo epigenetico in cui un gruppo metilico (CH3) viene aggiunto a una base di citosina nel DNA. Si tratta di una modificazione chimica del DNA che non altera la sequenza di base, ma può alterare l'espressione genica. È un meccanismo chiave nella regolazione genica, nello sviluppo e nella stabilizzazione del genoma.

Dove avviene:

Principalmente, nei mammiferi, la metilazione della citosina si verifica quando la citosina è seguita da una guanina (siti CpG). Questi siti CpG possono essere distribuiti singolarmente nel genoma o raggruppati in "isole CpG".

Enzimi coinvolti:

La metilazione è catalizzata da una famiglia di enzimi chiamati DNA metiltransferasi (DNMT). Nei mammiferi, le principali DNMT sono:

• DNMT1: È una "metiltransferasi di mantenimento" che copia i modelli di metilazione esistenti su un nuovo filamento di DNA durante la replicazione. (Vedi: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/DNMT1)
• DNMT3A e DNMT3B: Stabiliscono de novo pattern di metilazione e hanno un ruolo nello sviluppo. (Vedi: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/DNMT3A%20e%20DNMT3B)
• DNMT3L: Non ha attività catalitica diretta, ma funge da cofattore per DNMT3A e DNMT3B. (Vedi: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/DNMT3L)

Effetti sull'espressione genica:

La metilazione della citosina, in particolare nelle regioni promotrici dei geni, è generalmente associata alla repressione genica. Può impedire il legame dei fattori di trascrizione o reclutare proteine che reprimono l'espressione genica, come le proteine che legano il dominio metil-CpG (MBD). (Vedi: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Proteine%20che%20legano%20il%20dominio%20metil-CpG)

Ruoli biologici:

• Imprinting genomico: La metilazione gioca un ruolo cruciale nell'imprinting genomico, in cui l'espressione di alcuni geni dipende dall'origine parentale. (Vedi: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Imprinting%20genomico)
• Inattivazione del cromosoma X: Inattiva uno dei due cromosomi X nelle femmine dei mammiferi per compensare la differenza nel dosaggio genico tra maschi e femmine. (Vedi: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Inattivazione%20del%20cromosoma%20X)
• Repressione degli elementi trasponibili: Aiuta a sopprimere l'attività degli elementi trasponibili (trasposoni) nel genoma.
• Sviluppo e differenziazione cellulare: È essenziale per i processi di sviluppo e differenziazione cellulare, contribuendo a definire l'identità cellulare. (Vedi: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Differenziazione%20cellulare)

Implicazioni per la salute:

Anomalie nei pattern di metilazione sono associate a diverse malattie, tra cui:

• Cancro: Cambiamenti nella metilazione possono contribuire alla trasformazione tumorale e alla progressione. (Vedi: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Cancro)
• Malattie cardiovascolari
• Malattie neurologiche
• Malattie autoimmuni

Tecniche di studio:

Esistono diverse tecniche per studiare la metilazione della citosina, tra cui:

• Bisolfito di sodio sequencing: Converte le citosine non metilate in uracili, mentre le citosine metilate rimangono inalterate. Il sequenziamento successivo permette di distinguere le citosine metilate da quelle non metilate. (Vedi: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Bisolfito%20di%20sodio%20sequencing)
• Immunoprecipitazione della cromatina metilata (MeDIP): Utilizza anticorpi specifici per le citosine metilate per isolare le regioni di DNA metilate. (Vedi: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Immunoprecipitazione%20della%20cromatina%20metilata)
• Array di metilazione: Utilizzano microarray per misurare i livelli di metilazione in siti CpG specifici nel genoma.

Demetilazione:

Il processo inverso della metilazione, la demetilazione, è catalizzato da enzimi chiamati enzimi di traslocazione e ossidazione della tetracitosina (TET). (Vedi: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Enzimi%20di%20traslocazione%20e%20ossidazione%20della%20tetracitosina) Gli enzimi TET ossidano la 5-metilcitosina (5mC) a 5-idrossimetilcitosina (5hmC), che può essere ulteriormente ossidata a 5-formilcitosina (5fC) e 5-carbossilcitosina (5caC). Queste ossidazioni sono intermedi nella demetilazione attiva e possono anche avere un ruolo regolatorio.