Metilazione
Metilazione, il trasferimento di un gruppo metile (-CH3) ad un composto organico. I gruppi metilici possono essere trasferiti attraverso reazioni di addizione o di sostituzione; in entrambi i casi, il gruppo metilico prende il posto di un atomo di idrogeno sul composto. La metilazione può essere divisa in due tipi fondamentali: chimica e biologica.
La metilazione chimica è studiata nell’area della chimica organica, dove il termine alchilazione è usato per definire l’aggiunta di un gruppo -CH3. L’alchilazione viene eseguita utilizzando composti elettrofili (“amanti degli elettroni”) come il solfato di dimetile e lo iodometano, che reagiscono in una sostituzione nucleofila. Per esempio, gli eteri possono essere prodotti dalla metilazione di alcossidi, e i chetoni possono essere prodotti dalla metilazione di enolati chetonici. In un altro tipo di metilazione chimica, conosciuta come metilazione di Irvine-Purdie, i gruppi idrossilici sui polisaccaridi subiscono la metilazione per produrre monosaccaridi.
La metilazione biologica avviene in vari modi. Nell’eredità epigenetica, la metilazione può avvenire come metilazione del DNA o metilazione delle proteine. Nella metilazione del DNA, c’è un’aggiunta di un gruppo metile a un residuo di citosina, facendo diventare la citosina 5-metilcitosina. La metilazione del DNA avviene nei siti CpG, cioè nei siti in cui una citosina si trova immediatamente davanti a una guanina. Questo tipo di metilazione controlla l’espressione o l’attività del gene. Nella metilazione delle proteine, nella reazione viene metilato un aminoacido lisina o un residuo di arginina. L’arginina può essere metilata una o due volte, e la lisina può essere metilata da una a tre volte. Gli istoni possono anche essere metilati da un enzima chiamato istone metiltransferasi, che trasferisce gruppi metilici dalla s-adenosil metionina all’istone. La metilazione delle proteine è anche usata per controllare l’espressione genica attivando o disattivando un gene.
Anche gli embrioni eucarioti subiscono la metilazione. Il DNA eucariotico non è metilato dalla fecondazione allo stadio di otto cellule. Poi subisce una metilazione de novo dallo stadio di otto cellule alla morula, durante la quale le informazioni epigenetiche vengono modificate e aggiunte al genoma. La metilazione è completa allo stadio di blastula. Se la metilazione embrionale non avviene, l’embrione muore. La metilazione continua a verificarsi nello sviluppo postnatale e gioca un ruolo importante nell’interazione tra espressione genica e fattori ambientali.
La metilazione gioca anche un ruolo importante nella formazione dei tumori. I tumori iniziano con un’anormale ipermetilazione localizzata, un’ipometilazione a livello del genoma e un’aumentata espressione della DNA metiltransferasi. La ricerca mostra che l’ipometilazione su tutto il genoma porta a un aumento dei tassi di mutazione e all’instabilità dei cromosomi.
I batteri usano la metilazione come strumento di autodifesa. Le cellule batteriche proteggono il loro DNA attraverso la metilazione delle basi di adenina o citosina. Il DNA estraneo che entra nei batteri rimane non metilato e quindi è soggetto alla distruzione da parte degli enzimi di restrizione dei batteri.