DNA-Methylierung
Englisch: DNA methylation
1. Definition
Unter DNA-Methylierung versteht man die chemische Kopplung von Methylgruppen an bestimmte Nukleotide der DNA. Die Reaktion wird durch DNA-Methyltransferasen (DNMTs) katalysiert.
2. Hintergrund
Es existieren drei verschiedene Methyl-Modifikationen der DNA:
- N6-Methyladenin (6mA): katalysiert durch DNMTs der EC-Klassifikation 2.1.1.72
- N4-Methylcytosin (4mC): katalysiert durch DNMTs der EC-Klassifikation 2.1.1.113
- 5-Methylcytosin (5mC): katalysiert durch DNMTs der EC-Klassifikation 2.1.1.37
Cytosin ist fast ausschließlich innerhalb von CpG-Dinukleotiden methyliert.
3. Funktion
Die Konsequenzen der Methylierung zeigen sich bei der Regulierung der Genexpression deutlich: Methylierte Cytosine in der Promotorregion eines Gens führen zu seiner Inaktivierung und agieren somit als „Ausschalter“. Dieses Phänomen verhindert, dass alle Gene in einem Gewebe oder einer Zelle gleichzeitig exprimiert werden. Da im Genom alle Cytosine in einem CpG-Kontext bekannt sind, lassen sich sowohl gewebe- als auch krankheitsspezifische Muster identifizieren. Sie ermöglichen die Diagnose von Erkrankungen zu einem sehr frühen Zeitpunkt und erlauben ihre molekulare Klassifizierung.
4. Klinik
Störungen der DNA-Methylierung werden mit verschiedenen Krankheiten, einschließlich Krebs und Imprintingdefekten in Verbindung gebracht.