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

Que diferencia principal entre la metilación del ADN y la acetilación de histonas es que la metilación del ADN da como resultado bases de ADN metiladas que conducen a la inactivación de genes, mientras que la acetilación de histonas es una modificación de las proteínas histonas asociadas con la estructura del nucleosoma.

Las modificaciones epigenéticas son modificaciones que dan como resultado la regulación de la expresión génica sin alterar la secuencia nativa del ADN. En este sentido, tienen lugar dos modificaciones químicas principales, la metilación del ADN y la modificación de histonas, para provocar cambios de orientación en el ADN, lo que resulta en la activación o inactivación de la expresión génica.

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CONTENIDO

1. Descripción general y diferencia clave
2. ¿Qué es la metilación del ADN?
3. ¿Qué es la acetilación de histonas?
4. Similitudes: metilación del ADN y acetilación de histonas
5. Metilación del ADN frente a acetilación de histonas en forma tabular
6. Resumen: metilación del ADN frente a acetilación de histonas

¿Qué es la metilación del ADN?

La metilación del ADN es una de las modificaciones epigenéticas más importantes que tienen lugar en las células. Altera o regula la expresión génica. En este fenómeno, las bases de ADN se metilan con la ayuda de metiltransferasas. Los grupos metilo se transfieren de S-adenosilmetionina. La metilación aleatoria de bases de ADN conduce a la inactivación de la expresión génica. Cuando la metilación del ADN se produce en las regiones reguladoras del ADN, como las secuencias promotoras, las islas CpG, los elementos reguladores proximales y distales, estas secuencias se modifican, lo que provoca la pérdida de la función de estas regiones reguladoras. Como resultado, los factores de transcripción no se unirán como se esperaba y tiene lugar la inactivación o regulación negativa de la expresión génica a nivel transcripcional. Además, estas modificaciones del ADN también disminuyen la afinidad de la ARN polimerasa para permanecer estable durante el proceso de transcripción.

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Figura 01: metilación del ADN

La metilación o hipermetilación del ADN de las regiones del ADN también conduce a la impresión genómica, que es un proceso importante para silenciar genes seleccionados como método para regular la expresión de los genes. Las mutaciones activan la metilación del ADN en los genes. Los factores ambientales, el estrés, la dieta, el alcohol y otros factores exógenos también activan la metilación del ADN. Por ejemplo, un patrón de alimentación prolongado que contiene una alta composición de donantes de metilo puede provocar una hiperactivación de la metilación del ADN, mientras que un patrón de alimentación prolongado que contiene niveles muy bajos de donantes de metilo puede provocar la desmetilación del ADN.

¿Qué es la acetilación de histonas?

La modificación de histonas es otro tipo de modificación epigenética que afecta la regulación génica. Hay muchas modificaciones químicas diferentes que tienen lugar en las diversas proteínas histonas asociadas con la formación de nucleosomas durante la organización cromosómica de los eucariotas. Estas modificaciones incluyen fosforilación, acetilación, metilación, glicosilación y ubiquitinación.

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Figura 02: acetilación de histonas

La acetilación de histonas está mediada por enzimas acetiltransferasa, que acetilan residuos de aminoácidos de varias subunidades de histonas. Los residuos de aminoácidos de lisina de las proteínas histonas se acetilan fácilmente. Después de la acetilación, se produce la descondensación, lo que da como resultado una estructura más abierta. Esto permite que el ADN esté más expuesto para la activación transcripcional. Este cambio de orientación, causado por la descondensación de la estructura del nucleosoma, permitirá que la ARN polimerasa y los factores de transcripción se recluten fácilmente para iniciar la transcripción. Por el contrario, cuando se produce la desacetilación de histonas, la estructura del nucleosoma se condensa, lo que impide la activación de la transcripción.

¿Cuáles son las similitudes entre la metilación del ADN y la acetilación de histonas?

• Ambas son modificaciones epigenéticas que tienen lugar para regular la expresión génica.
• Ambos solo ocurren en eucariotas.
• Además, en ambos escenarios se producen modificaciones químicas como consecuencia de la actividad enzimática.
• Factores exógenos como el medio ambiente, el estrés, la dieta y el alcohol regulan ambos procesos.
• Ambos procesos no conducen a ningún cambio en la secuencia de ADN.
• Estos procesos tienen lugar en el núcleo celular.

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

La metilación del ADN y la acetilación de histonas son modificaciones epigenéticas. Sin embargo, mientras que la metilación del ADN se produce a nivel del ADN, la acetilación de histonas es una modificación química covalente que se produce en las proteínas como una modificación postraduccional de las proteínas histonas. Por lo tanto, esta es la diferencia clave entre la metilación del ADN y la acetilación de histonas. La metilación del ADN inactiva la transcripción mientras inhibe el inicio de la transcripción y reduce la estabilidad del ARN. Por el contrario, la acetilación de histonas conduce a la descondensación del nucleosoma, lo que conduce a la activación de la transcripción.

La siguiente infografía muestra las diferencias entre la metilación del ADN y la acetilación de histonas en forma tabular para una comparación directa.

Resumen: metilación del ADN frente a acetilación de histonas

Las modificaciones epigenéticas son esenciales para conferir mucha diversidad a la vía de expresión génica al facilitar la regulación en respuesta a las fluctuaciones ambientales. La metilación del ADN y la acetilación de histonas son dos tipos principales de mecanismos epigenéticos que inactivan y activan la expresión génica, respectivamente. Si bien ambos mecanismos no alteran la secuencia del ADN, están involucrados en la creación de cambios de orientación del ADN que promueven o inhiben la expresión génica. La metilación del ADN conduce a la modificación de las bases del ADN por metilación. Por el contrario, la acetilación de histonas es la acetilación de residuos de aminoácidos seleccionados, lo que da como resultado cromatina descondensada. Estos mecanismos se activan en respuesta a estímulos y juegan un papel importante en la regulación de la expresión de un gen en particular. Por lo tanto, esto resume la diferencia entre la metilación del ADN y la acetilación de histonas.

Relación:

1. Cheung, Peter y Priscilla Lau. "Regulación epigenética por metilación de histonas y variantes de histonas". Endocrinología Molecular, Oxford Academic, marzo de 2005.
2. Hamilton, James P. "Epigenética: principios y práctica".Enfermedades digestivas (Basilea, Suiza), S. Karger AG, 2011.

Imagen de cortesía:

1. "Metilación del ADN" por Mariuswalter - Trabajo propio (CC BY-SA 4.0) a través de Commons Wikimedia
2. "Acetilación y desacetilación de histonas" Por Annabelle L. Rodd, Katherine Ververis y Tom C. Karagiannis - Hindawi (CC BY 3.0) a través de Commons Wikimedia