Metilēšana ķīmijas zinātnēs ir metilgrupas pievienošana uz substrāta vai atoma aizstāšana ar metilgrupu. Metilēšana ir alkilēšanas veids, kurā ūdeņraža atomu aizstāj metilgrupa. Šos terminus parasti izmanto ķīmijā, bioķīmijā, augsnes zinātnē un bioloģijā.
Metilēšana ķīmijas zinātnēs ir metilgrupas pievienošana uz substrāta vai atoma (vai grupas) aizstāšana ar metilgrupu. Metilēšana ir alkilēšanas veids, kurā ūdeņraža atomu aizstāj metilgrupa. Šos terminus parasti izmanto ķīmijā, bioķīmijā, augsnes zinātnē un bioloģijā.
Bioloģiskajās sistēmās metilēšanu katalizē fermenti; šāda metilēšana var būt iesaistīta smago metālu modifikācijā, gēnu ekspresijas regulēšanā, proteīna funkcijas regulēšanā un RNA apstrādē. Audu paraugu metilēšana in vitro ir arī veids, kā samazināt dažus histoloģiskos krāsošanas artefaktus. Metilēšanas reverss ir demetilēšana.
Bioloģijā
Bioloģiskās sistēmās metilēšanu veic fermenti. Metilēšana var modificēt smagos metālus un regulēt gēnu ekspresiju, RNA apstrādi un proteīnu funkciju. Tas ir galvenais process, kas ir epigenētikas pamatā. Metilgrupu avoti ir S-metilmetionīns, metilfolāts, metils B12, trimetilglicīns.[1]
Metanoģenēze
Metanoģenēze, process, kas rada metānu no CO2, ietver virkni metilēšanas reakciju. Šīs reakcijas izraisa enzīmu kopums, ko satur anaerobo mikrobu ģimene.[2]
Reversajā metanoģenēzē metāns ir metilētājs.[3]
O-metiltransferāzes
Plašs fenolu klāsts tiek pakļauts O-metilēšanai, lai iegūtu anizola atvasinājumus. Šis process, ko katalizē tādi enzīmi kā kofeoil-CoA O-metiltransferāze, ir galvenā reakcija lignolu biosintēzē, kas ir lignīna perkursori, kas ir augu galvenā strukturālā sastāvdaļa.
Augi ražo flavonoīdus un izoflavonus ar metilēšanu uz hidroksilgrupām, t.i., metoksisaitēm. Šī 5-O-metilēšana ietekmē flavonoīda šķīdību ūdenī. Piemēri ir 5-O-metilgenisteīns, 5-O-metilmiricetīns un 5-O-metilkvercetīns (azaleatīns).
Olbaltumvielas
Līdzās ubikvitinācijai un fosforilēšanai metilēšana ir galvenais bioķīmisks process proteīna funkcijas modificēšanai. Visizplatītākā olbaltumvielu metilēšana ietekmē specifisku histonu arginīna un lizīna atlikumus. Pretējā gadījumā histidīns, glutamāts, asparagīns, cisteīns ir jutīgi pret metilēšanu. Daži no šiem produktiem ietver S-metilcisteīnu, divus N-metilhistidīna izomērus un divus N-metilarginīna izomērus.[4]
Metionīna sintāze reģenerē metionīnu (Met) no homocisteīna (Hcy). Kopējā reakcija pārveido 5-metiltetrahidrofolātu (N5-MeTHF) par tetrahidrofolātu (THF), vienlaikus pārnesot metilgrupu uz Hcy, veidojot Met. Metionīna sintēze var būt atkarīga no kobalamīna un neatkarīga no kobalamīna: augiem ir abi, dzīvnieki ir atkarīgi no metilkobalamīna atkarīgās formas.
No metilkobalamīna atkarīgās fermenta formās reakcija notiek divos posmos galda tenisa reakcijā. Sākotnēji ferments tiek sagatavots reaktīvā stāvoklī, pārnesot metilgrupu no N5-MeTHF uz Co(I) ar enzīmu saistītā kobalamīnā ((Cob), kas pazīstams arī kā B12 vitamīns), veidojot metilkobalamīnu (Me-Cob), kas tagad satur Me-Co(III) un aktivizējot fermentu. Pēc tam Hcy, kas ir koordinējies ar enzīmu saistīto cinku, veidojot reaktīvu tiolātu, reaģē ar Me-Cob. Aktivētā metilgrupa tiek pārnesta no Me-Cob uz Hcy tiolātu, kas Cob reģenerē Co(I), un Met tiek atbrīvots no fermenta.[5]
Smagie metāli: arsēns, dzīvsudrabs, kadmijs
Biometilēšana ir veids, kā dažus smagos elementus pārveidot par mobilākiem vai nāvējošākiem atvasinājumiem, kas var iekļūt pārtikas ķēdē. Arsēna savienojumu biometilēšana sākas ar metānaarsonātu veidošanos. Tādējādi trīsvērtīgie neorganiskie arsēna savienojumi tiek metilēti, lai iegūtu metānaarsonātu. S-adenozilmetionīns ir metildonors. Metānaarsonāti ir dimetilarsonātu prekursori, atkal reducēšanās ciklā (līdz metilarsonskābei), kam seko otrā metilēšana.[6] Saistītie ceļi ir atrodami dzīvsudraba mikrobu metilēšanā par metildzīvsudrabu.
