मेथिलिकरण

रासायनिक विज्ञान में, मेथिलिकरण एक सब्सट्रेट (रसायन विज्ञान) पर मिथाइल समूह के जुड़ने, या मिथाइल समूह द्वारा एक परमाणु (या समूह) के प्रतिस्थापन को दर्शाता है। मेथिलिकरण क्षारीकरण का एक रूप है, जिसमें मिथाइल समूह हाइड्रोजन परमाणु की जगह लेता है। ये शब्द सामान्यतः रसायन विज्ञान, जैव रसायन, मृदा विज्ञान और जीव विज्ञान में उपयोग किए जाते हैं।

जैविक प्रणालियों में, मेथिलिकरण एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित होता है; इस तरह के मेथिलिकरण को भारी धातुओं के संशोधन, जीन अभिव्यक्ति के विनियमन, प्रोटीन प्रकार्य के विनियमन और RNA प्रसंस्करण में सम्मलित किया जा सकता है। ऊतक के नमूनों का कृत्रिम परिवेशीय मेथिलिकरण भी कुछ ऊतकीय धुंधलापन कलाकृतियों को कम करने का एक तरीका है। मेथिलिकरण का उल्टा विमेथिलन है।

जीव विज्ञान में
जैविक प्रणालियों में, मेथिलिकरण एंजाइमों द्वारा पूरा किया जाता है। मेथिलिकरण भारी धातुओं को संशोधित कर सकता है, जीन अभिव्यक्ति, RNA प्रसंस्करण और प्रोटीन प्रकार्य को नियंत्रित कर सकता है। इसे एपिजेनेटिक्स में अंतर्निहित एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया के रूप में मान्यता दी गई है।

मेथनोजेनेसिस
मीथेनोजेनेसिस, वह प्रक्रिया जो CO2 से मीथेन उत्पन्न करती है, इसमें मेथिलिकरण अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला सम्मलित है। ये अभिक्रियाएं अवायवीय रोगाणुओं के एक परिवार द्वारा प्राप्त एंजाइमों के एक समूह द्वारा प्रभावित होती हैं। उलटे हुए मेथनोजेनेसिस में, मीथेन मिथाइलेटिंग अभिकर्ता के रूप में कार्य करता है।[उद्धरण वांछित]

ओ-मिथाइलट्रांसफेरेज़
एनीसोल डेरिवेटिव(व्युत्पन्न) देने के लिए विभिन्न प्रकार के फिनोल ओ-मेथिलिकरण से गुजरती है। कैफॉयल-CoA ओ-मिथाइलट्रांसफेरेज़ जैसे एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित यह प्रक्रिया, लिग्नोल्स के जैवसंश्लेषण में एक महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया है, जो पौधों का एक प्रमुख संरचनात्मक घटक लिग्निन के प्रतिवर्ती (रसायन विज्ञान) है।

पौधे हाइड्रॉक्सिल समूह, अर्थात मेथॉक्सी समूह पर मेथिलिकरण के साथ फ्लेवोनोइड्स और आइसोफ्लेवोन्स का उत्पादन करते हैं। यह 5-ओ-मेथिलिकरण फ्लेवोनोइड की जल में घुलनशीलता को प्रभावित करता है। उदाहरण हैं 5-ओ-मेथिलजेनिस्टीन 5-ओ-मेथिलमाइरिकेटिन या 5-ओ-मिथाइलक्वेरसेटिन, जिन्हें एज़ेलेटिन के नाम से भी जाना जाता है।

प्रोटीन
सर्वव्यापीकरण और फास्फारिलीकरण के साथ मिलकर, प्रोटीन प्रकार्य को संशोधित करने के लिए मेथिलिकरण एक प्रमुख जैव रासायनिक प्रक्रिया है। सबसे अधिक प्रचलित प्रोटीन मेथिलिकरण विशिष्ट हिस्टोन के आर्गिनिन और लाइसिन अवशेषों को प्रभावित करते हैं। अन्यथा हिस्टडीन, ग्लूटामेट, शतावरी, सिस्टीन मेथिलिकरण के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। इनमें से कुछ उत्पादों में S-मिथाइलसिस्टीन, N-मिथाइलहिस्टिडाइन के दो समावयवी और N-मिथाइलर्जिनिन के दो समावयवी सम्मलित हैं।

मेथिओनाइन सिंथेज़
मेथियोनीन सिंथेज़ होमोसिस्टीन (हसी) से मेथियोनाइन (मेट) को पुन: उत्पन्न करता है। समग्र प्रतिक्रिया 5-मिथाइलटेट्राहाइड्रोफोलेट (एन5-MeTHF) को टेट्राहाइड्रोफोलेट (THF) में बदल देता है जबकि मिथाइल समूह को Hcy में Met बनाने के लिए स्थानांतरित कर देता है। मेथिओनिन संश्लेषण कोबालिन-निर्भर और कोबालिन-स्वतंत्र हो सकते हैं: पौधों में दोनों होते हैं, जानवर मिथाइलकोबालामिन-निर्भर रूप पर निर्भर होते हैं।

एंजाइम के मिथाइलकोबालामिन-आश्रित रूपों में, प्रतिक्रिया पिंग-पोंग प्रतिक्रिया में दो चरणों से आगे बढ़ती है। एन से मिथाइल समूह के स्थानांतरण द्वारा एंजाइम को शुरू में प्रतिक्रियाशील अवस्था में रखा जाता है5-MeTHF to Co(I) एंजाइम-बाउंड कोबालिन (Cob) में, मिथाइल-कोबालिन (Me-Cob) बनाता है जिसमें अब Me-Co (III) होता है और एंजाइम को सक्रिय करता है। फिर, एक हसी जिसने प्रतिक्रियाशील थिओलेट बनाने के लिए एंजाइम-बाध्य जस्ता को समन्वयित किया है, मी-कोब के साथ प्रतिक्रिया करता है। सक्रिय मिथाइल समूह को Me-Cob से Hcy thiolate में स्थानांतरित किया जाता है, जो Cob में Co(I) को पुन: उत्पन्न करता है, और Met को एंजाइम से मुक्त किया जाता है।

भारी धातुएं: हरताल, पारा, कैडमियम
बायोमिथाइलेशन कुछ भारी तत्वों को अधिक मोबाइल या अधिक घातक डेरिवेटिव(व्युत्पन्न) में परिवर्तित करने का मार्ग है जो खाद्य श्रृंखला में प्रवेश कर सकते हैं। आर्सेनिक यौगिकों का बायोमिथाइलेशन मेथेनेयरसोनेट के निर्माण के साथ शुरू होता है। इस प्रकार, त्रिसंयोजी अकार्बनिक आर्सेनिक यौगिकों को मेथेनारसोनेट देने के लिए मिथाइलेट किया जाता है। S-adenosylmethionine मिथाइल डोनर है। methanearsonate डाइमिथाइलार्सोनेट्स के अग्रदूत हैं, फिर से रिडॉक्स  के चक्र (मिथाइलार्सोनस एसिड के लिए) के बाद एक दूसरा मेथिलिकरण होता है। संबंधित रास्ते मिथाइलमर्करी के जैवसंश्लेषण पर लागू होते हैं।

डीएनए/RNA मेथिलिकरण
कशेरुकियों में डीएनए मेथिलिकरण सामान्यतः CpG साइटों (साइटोसिन-फॉस्फेट-गुआनिन साइटों) पर होता है – अर्थात, जहां डीएनए अनुक्रम में एक साइटोसिन सीधे ग्वानिन द्वारा पीछा किया जाता है)। इस मेथिलिकरण के परिणामस्वरूप साइटोसिन का 5 मिथाइलसिटोसाइन में रूपांतरण होता है। Me-CpG का निर्माण एंजाइम डीएनए मिथाइलट्रांसफेरेज़ द्वारा उत्प्रेरित होता है। स्तनधारियों में, डीएनए मेथिलिकरण शरीर की कोशिकाओं में आम है, और CpG साइटों का मेथिलिकरण डिफ़ॉल्ट लगता है। मानव डीएनए में लगभग 80-90% CpG साइटों का मेथिलिकरण होता है, लेकिन कुछ ऐसे क्षेत्र हैं, जिन्हें CpG साइट #CpG द्वीपों के रूप में जाना जाता है, जो CG-समृद्ध (उच्च साइटोसिन और गुआनिन सामग्री, लगभग 65% CG अवशेष (रसायन विज्ञान) से बना है) ), जिसमें कोई भी मिथाइलेटेड नहीं है। ये सभी हाउसकीपिंग जीन सहित 56% स्तनधारी जीन के प्रमोटर (आनुवांशिकी) से जुड़े हैं। मानव जीनोम का एक से दो प्रतिशत CpG क्लस्टर हैं, और CpG मेथिलिकरण और ट्रांसक्रिप्शनल गतिविधि के बीच एक व्युत्क्रम संबंध है। डीएनए मेथिलिकरण या प्रोटीन मेथिलिकरण के माध्यम से एपिजेनेटिक वंशानुक्रम में योगदान करने वाला मेथिलिकरण हो सकता है। मानव जीन के अनुचित मेथिलिकरण से रोग का विकास हो सकता है, कैंसर सहित। रेफरी नाम= pmid27223861 > इसी तरह, RNA मेथिलिकरण विभिन्न RNA प्रजातियों में होता है। tRNA, rRNA, mRNA, tmRNA, snRNA, snoRNA, miRNA और वायरल RNA। विभिन्न प्रकार के RNA-मिथाइलट्रांसफेरेज़ द्वारा RNA मेथिलिकरण के लिए विभिन्न उत्प्रेरक रणनीतियों को नियोजित किया जाता है। माना जाता है कि RNA मेथिलिकरण पृथ्वी पर जीवन के प्रारंभिक रूपों में डीएनए मेथिलिकरण से पहले अस्तित्व में था। रेफरी>

N6-मिथाइलडेनोसिन | N6-मिथाइलडेनोसिन (m6A) यूकेरियोट्स में मौजूद RNA अणुओं (mRNA) में सबसे आम और प्रचुर मात्रा में मेथिलिकरण संशोधन है। 5-मेथिलसीटोसिन (5-एमसी) भी सामान्यतः विभिन्न RNA अणुओं में होता है। हाल के आंकड़े दृढ़ता से सुझाव देते हैं कि एम6ए और 5-एमसी RNA मेथिलिकरण RNA स्थिरता और एमआरएनए अनुवाद जैसी विभिन्न जैविक प्रक्रियाओं के नियमन को प्रभावित करता है। रेफरी> और वह असामान्य RNA मेथिलिकरण मानव रोगों के एटियलजि में योगदान देता है। रेफरी>

प्रोटीन मेथिलिकरण
प्रोटीन मेथिलिकरण सामान्यतः प्रोटीन अनुक्रम में arginine या लाइसिन एमिनो एसिड  अवशेषों पर होता है। {{anchor|Arginine methylation}आर्गिनिन को एक बार (मोनोमेथिलेटेड आर्जिनिन) या दो बार मिथाइलेट किया जा सकता है, या तो दोनों मिथाइल समूहों के साथ एक टर्मिनल नाइट्रोजन ( असममित डाइमिथाइलार्जिनिन ) पर या एक दोनों नाइट्रोजेन्स (सिमेट्रिक डाइमिथाइलार्जिनिन) पर, प्रोटीन आर्जिनिन मिथाइलट्रांसफेरेज़ (PRMTs) द्वारा। लाइसिन को एक बार, दो बार या तीन बार लाइसिन मिथाइलट्रांसफेरेज़ द्वारा मिथाइलेट किया जा सकता है। हिस्टोन्स में प्रोटीन मेथिलिकरण का सबसे अधिक अध्ययन किया गया है। एस-एडेनोसिल मेथिओनाइन से हिस्टोन में मिथाइल समूहों का स्थानांतरण हिस्टोन मिथाइलट्रांसफेरेज़ नामक एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होता है। हिस्टोन जो कुछ अवशेषों पर मिथाइलेटेड होते हैं, जीन अभिव्यक्ति को दबाने या सक्रिय करने के लिए एपिजेनेटिक्स का कार्य कर सकते हैं।  प्रोटीन मेथिलिकरण एक प्रकार का  अनुवाद के बाद का संशोधन  है।

विकास
मिथाइल चयापचय बहुत प्राचीन है और पृथ्वी पर सभी जीवों में पाया जा सकता है, बैक्टीरिया से लेकर मनुष्यों तक, शरीर विज्ञान के लिए मिथाइल चयापचय के महत्व को दर्शाता है। वास्तव में, मानव, माउस, मछली, मक्खी, राउंडवॉर्म, पौधे, शैवाल और सायनोबैक्टीरिया से लेकर प्रजातियों में वैश्विक मेथिलिकरण का औषधीय निषेध उनके जैविक लय पर समान प्रभाव डालता है, विकास के दौरान मेथिलिकरण की संरक्षित शारीरिक भूमिकाओं का प्रदर्शन करता है।

रसायन विज्ञान में
कार्बनिक रसायन विज्ञान में मेथिलिकरण शब्द का अर्थ क्षारीकरण प्रक्रिया से है, जिसका इस्तेमाल a की डिलीवरी का वर्णन करने के लिए किया जाता है CH3 समूह।

इलेक्ट्रोफिलिक मेथिलिकरण
मेथिलिकरण सामान्यतः इलेक्ट्रोफिलिक मिथाइल स्रोतों जैसे आयोडोमीथेन  का उपयोग करके किया जाता है। डाइमिथाइल सल्फेट,  डाइमिथाइल कार्बोनेट, या टेट्रामेथिलअमोनियम क्लोराइड। कम सामान्य लेकिन अधिक शक्तिशाली (और अधिक खतरनाक) मिथाइलेटिंग अभिकर्मकों में मिथाइल ट्राइफलेट सम्मलित हैं, डायज़ोमेथेन, और मिथाइल फ्लोरोसल्फोनेट ( जादू मिथाइल )। ये सभी अभिकर्मक एस के माध्यम से प्रतिक्रिया करते हैंN2 न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन। उदाहरण के लिए, मिथाइल एस्टर देने के लिए ऑक्सीजन पर कार्बोक्सिलेट को मिथाइलेट किया जा सकता है; एक एल्कोक्साइड नमक RO- इसी तरह एक ईथर देने के लिए मिथाइलेट किया जा सकता है, ROCH3; या कीटोन अलग करना को एक नया कीटोन बनाने के लिए कार्बन पर मिथाइलेट किया जा सकता है।


 * [[Image:Iodomethane rxn1.png|350px|आयोडोमेथेन का उपयोग करके एक [[कार्बोज़ाइलिक तेजाब]] नमक और एक फिनोल का मिथाइलेशन]]Purdie मेथिलिकरण आयोडोमेथेन और सिल्वर ऑक्साइड का उपयोग करके कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीजन में मेथिलिकरण के लिए एक विशिष्ट है।
 * [[Image:Purdie methylation.png|500px|Purdie मेथिलिकरण]]

एस्चवीलर-क्लार्क मेथिलिकरण
Eschweiler-Clarke प्रतिक्रिया अमाइन के मेथिलिकरण के लिए एक विधि है। यह विधि चतुष्कोणीकरण के जोखिम से बचाती है, जो तब होता है जब एमाइन को मिथाइल हलाइड्स के साथ मिथाइलेट किया जाता है।

डायज़ोमेथेन और ट्राइमेथिलसिलील्डियाज़ोमेथेन
डायज़ोमेथेन और सुरक्षित एनालॉग ट्राइमेथिलसिलील्डियाज़ोमेथेन मिथाइलेट कार्बोक्जिलिक एसिड, फ़िनॉल और अल्कोहल भी:

विधि यह लाभ प्रदान करती है कि उत्पाद मिश्रण से साइड उत्पादों को आसानी से हटा दिया जाता है।

न्यूक्लियोफिलिक मेथिलिकरण
मेथिलिकरण में कभी-कभी न्यूक्लियोफाइल मिथाइल अभिकर्मकों का उपयोग सम्मलित होता है। अत्यधिक न्यूक्लियोफिलिक मिथाइलेटिंग एजेंटों में मिथाइल लिथियम सम्मलित हैं (CH3Li) या ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक जैसे मिथाइलमैग्नीशियम ब्रोमाइड (CH3MgX). उदाहरण के लिए, CH3Li कीटोन्स और एल्डिहाइड के कार्बोनिल (C = O) में मिथाइल समूह जोड़ देगा।


 * [[Image:MeLi on acetone.png|250px|[[मिथाइल लिथियम]] द्वारा एसीटोन का मिथाइलेशन]]माइल्ड मिथाइलेटिंग एजेंटों में टेट्रामेथिलटिन, डाइमिथाइलजिंक और ट्राइमिथाइल एल्युमिनियम सम्मलित हैं।

जीव विज्ञान विषय

 * बिसल्फ़ाइट अनुक्रमण - डीएनए अनुक्रम पर मिथाइल समूहों की उपस्थिति या अनुपस्थिति को निर्धारित करने के लिए उपयोग की जाने वाली जैव रासायनिक विधि
 * मेथडीबी डीएनए मेथिलिकरण डेटाबेस
 * सूक्ष्म थर्मोफोरेसिस - डीएनए की मिथाइलाइजेशन स्थिति निर्धारित करने के लिए एक बायोफिजिकल विधि

कार्बनिक रसायन विषय

 * अल्काइलेशन
 * मेथोक्सी
 * ऑर्गेनोजिंक यौगिक#टाइटेनियम-जिंक मिथाइलेनेशन|टाइटेनियम-जिंक मिथाइलेनेशन
 * पेटासिस अभिकर्मक
 * निस्टेड अभिकर्मक
 * विटिग प्रतिक्रिया
 * टेब्बे का अभिकर्मक

बाहरी संबंध

 * deltaMasses Detection of Methylations after Mass Spectrometry