Methylierungen

Methylierungen bezeichnet chemische Modifikationen, bei denen eine Methylgruppe (-CH3) auf ein Molekül übertragen wird. In biologischen Systemen erfolgen Methylierungen häufig enzymatisch durch Methyltransferasen, wobei S-adenosylmethionin als Methylspender dient. Methylierungen beeinflussen Struktur, Interaktionen von Biomolekülen und damit viele zelluläre Prozesse.

Die bekanntesten Formen betreffen DNA, Histone und RNA. DNA-Methylierung betrifft meist Cytosinreste in CpG-Dinukleotiden und spielt eine zentrale Rolle bei der Regulation der Genexpression, der Entwicklung, dem Imprinting-Prozess und der X-Chromosom-Inaktivierung. Histon-Methylierungen verändern die Chromatinstruktur, indem sie Lysin- oder Argininreste an Histonen modifizieren; je nach Stellung und Anzahl der Methylgruppen kann die Transkriptionsaktivität erhöhen oder verringern. Enzyme: Histone-Methyltransferasen (HMTs) und Demethylasen (KDMs).

RNA-Methylierungen umfassen Modifikationen wie N6-Methyladenosin (m6A), 5-Methylcytosin (m5C) und weitere. Sie beeinflussen RNA-Stabilität, Spleißen, Übersetzung und RNA-Lokalisation; Writers, Erasers und Readers bestimmen Dynamik und Funktion.

Störungen der Methylierungslandschaften sind mit Entwicklungsstörungen, Krebs und Stoffwechselerkrankungen verbunden. Methylierungen sind oft vererbbar über Epigenetik, bleiben aber auch Umweltfaktoren ausgesetzt.

Nachweis- und Forschungsansätze umfassen Bisulfit-Sequenzierung zur DNA-Methylierung, Chromatin-Immunpräzipitation für Histonmarkierungen, m6A-Sequenzierung für RNA sowie Massenspektrometrie zur Bestimmung von Methylierungsmustern.

Zusammengefasst sind Methylierungen vielfältige und zentrale Modifikationen in DNA, RNA und Proteinen, die Gene und Zellfunktion regulieren und sowohl physiologisch als auch krankheitsrelevant sind.