מתילציה

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
קבוצת מתיל

מתילציהאנגלית: Methylation; בעברית לעתים: מיתוּל) היא תהליך אלקילציה בה מתווספת קבוצת מתיל (CH3, אטום פחמן הקשור לשלושה אטומי מימן) לתרכובת כלשהי.

מתילציה מתרחשת לעתים קרובות בתהליכים רבים בתאיהם של יצורים חיים. המתילציה משמשת רבות לסימון מולקולה כדי שתזוהה לאחר מכן על ידי אנזים מסוים. לעתים משמשת המתילציה למניעת תהליך מסוים, כגון שעתוק: מתילציה של הנוקלאוטיד ציטוזין, למשל, מתפקדת כמעין "גבנון" על ה-DNA ומונעת את ביטויו.

המתילציה עצמה מבוצעת גם היא על ידי אנזימים; הללו קרויים מתילאזות (ביחיד באנגלית: Methylase). אחד המתילאזות החשובים ביותר הוא האנזים DNA מתיל טראנספראז (DNA Methyltransferase, בקיצור: DNMT).

מתילציה בחיידקים משמשת כחלק ממערך ההגנה שלהם נגד נגיפים העלולים לתקפם (בקטריופאג'ים). החיידק מסוגל במקרים רבים לגרום להרס הנגיף, זאת באמצעות חיתוך חומצת הגרעין של הנגיף על ידי אנזימי הגבלה; לפני כן, מבצעים אנזימים אחרים מתילציה על ה-DNA של החיידק עצמו, כדי להבדילה מזו של הנגיף ובכך למנוע הרס עצמי של החיידק.

מתילציה מתרחשת במספר תהליכי גנטיקה מולקולרית:

  • קבוצות מתיל מתווספות לכיפה המוצבת בקצה ה-'5 של גדילי mRNA שזה עתה שועתקו.
  • תהליך שכפול ה-DNA מתחיל תמיד באזור ב-DNA הקרוי מקור השכפול והמסומן בחיידקים כ-oriC. שכפול DNA נצרך רק פעם אחת במהלך חיי התא, כהכנה לחלוקת התא; לפיכך נדרש מנגנון אשר ימנע התחלה הולכת וחוזרת של השכפול ב-oriC. לכך משמשת המתילציה. לפני השכפול מציב האנזים Dam מתילאז (בחיידק Escherichia coli) קבוצות מתיל ב-oriC על גבי שני גדילי ה-DNA. כשה-DNA משתכפל נוצרים שני גדילים כפולים, אשר כל אחד מהם ממותל רק בגדיל אחד (הגדיל שהיה ממותל לפני השכפול). גדילים חצי-ממותלים אינם מסוגלים לעבור שכפול, וכך נמנע שכפול נוסף.
  • בתהליך שכפול ה-DNA מוצבים לעתים נוקלאוטידים שגויים (אדנין מוצמד לגואנין, למשל). מנגנוני בקרה בתא מסוגלים ברוב המקרים לזהות את הטעות עוד במהלך תהליך השכפול, להרחיק את הבסיס השגוי ולהחליפו בבסיס מתאים. את הבסיס השגוי יש להסיר מהגדיל החדש, אשר נבנה כעת; הסרה שגויה של הבסיס המקורי בגדיל המשתכפל תגרום למוטציה קבועה. מנגנון התיקון מבדיל בין הגדיל החדש והגדיל המקורי על ידי כך שבסיסי אדנין במקומות מסוימים בגדיל המקורי קשורים לקבוצת מתיל; הגדיל החדש טרם עבר מתילציה.

המתילציה התגלתה בעשור הראשון של המאה ה-21 כאחד המנגנונים העיקריים של האפיגנטיקה—העברת תכונות בתורשה ללא שינוי ברצף ה-DNA. למערך המתילציה בתא חשיבות רבה, ומסתבר שהתא מסוגל להוריש לתא הצאצא את מערך המתילציה ובכך לקבוע מספר תכונות של הצאצא, זאת ללא מעורבות של רצף ה-DNA, כפי שמתרחש בגנטיקה הקלאסית.