【生命科学】メチル化【用語解説】

メチル化とは酵素等によるメチル基(-CH₃)の添加を指します。この過程では、標的原子や分子にメチル基が追加されます。この用語は、DNAやRNA、タンパク質などの分子に対しても使用されます。

機序

メチル化反応の基本的なメカニズムは、S-アデノシルメチオニン（SAM）などのメチル供給体からメチル基が転移し、受容体分子（例えば、DNAやタンパク質）に結合することです。この反応はメチルトランスフェラーゼという酵素によって触媒されます。

例えば、DNAメチル化では、メチルトランスフェラーゼがシトシンのC5位やアデニンのN6位など、特定の求核基にメチル基を追加します。

ゲノム DNAメチル化の程度を計算する場合があります。例えば、全ゲノムシークエンシングデータから、メチル化サイトの数を数え上げ、全CpGサイトの数で割ることで、メチル化の比率を計算することができます。

DNAメチル化は、エピゲノムの一例です。遺伝的な情報を変えることなく、その情報の表現を変えることができます。これは、メチル化によりDNAの配列は変わらないものの、そのDNAが転写されるかどうか、また、どのように転写されるかが変わるからです。

mRNA、rRNA、tRNA等のRNAも修飾を受けていることが知られています。例えばrRNAにはPTCや新生ペプチドトンネルなどの機能部位の周辺でメチル化等の修飾を受けていることが知られています。

原核生物の場合におけるrRNAのメチル化は、メチル化サイトごとに特定のメチルトランスフェラーゼが1:1で基本的に対応していますが、真核生物の場合はメチルトランスフェラーゼを含むタンパク質群により複数のrRNAのメチル化が生じます。

タンパク質のメチル化も重要であり、特にヒストンのメチル化はクロマチンの構造と機能を調節し、遺伝子の発現を調整します。