W najnowszym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Antioxidants, naukowcy omawiają potencjalną rolę melatoniny w regulacji metylacji kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA). Melatonina, hormon produkowany przez szyszynkę, odgrywa kluczową rolę w regulacji różnych procesów komórkowych, takich jak chronobiologia, apoptoza, proliferacja, uszkodzenia oksydacyjne, regulacja odporności, pigmentacja i metabolizm mitochondriów. Wcześniejsze badania wykazały związek między zaburzeniem cyklu okołodobowego a niestabilnością genomu, w tym zmianami we wzorcach metylacji DNA. Potencjalna rola melatoniny w regulacji metylacji DNA jest obiecującym obszarem badań ze względu na wpływ niestabilności genomowej na inicjację raka i rozwój chorób nienowotworowych, ponieważ metylacja DNA stała się nowym celem w terapii klinicznej. Melatonina odgrywa kluczową rolę w regulacji ekspresji genów, w tym genów związanych z procesami epigenetycznymi, ze względu na jej różnorodne efekty biologiczne. Melatonina wpływa również na poziom metylacji DNA, co może prowadzić do zwiększonego różnicowania komórek. Melatonina zmniejsza poziom metylacji (5-mC) poprzez hamowanie ekspresji DNMT1 i białka wiążącego metyl CpG 2 (MeCP2). Wydaje się jednak, że melatonina nie wpływa na poziom ekspresji DNMT3A i DNMT3B, które są odpowiedzialne za metylację de novo. W związku z tym melatonina może mieć silniejszy wpływ na zachowanie metylacji DNA podczas replikacji DNA. Białka TET są odpowiedzialne za demetylację DNA, która odpowiada za znaczną część stanu metylacji DNA w genomie. Wpływ melatoniny na ekspresję DNMT sugeruje, że hormon ten może wpływać na aktywną demetylację DNA. Na przykład, jedno z badań wykazało, że zarodki myszy pozbawione N-acetylotransferazy aralkiloaminy (AANAT), kluczowego enzymu w produkcji melatoniny, wykazywały zmniejszoną ekspresję TET2 i zmiany w metylacji DNA. Warto zauważyć, że proces ten był odwracalny po suplementacji melatoniną. Produkcja melatoniny jest zaburzona przez ekspozycję na ALAN. Synteza melatoniny w szyszynce jest regulowana przez komórki zwojowe siatkówki, które zawierają melanopsynę, fotopigment, który jest bardzo wrażliwy na światło o krótkiej długości fali. Ekspozycja na ALAN może prowadzić do zmniejszonego wydzielania melatoniny. Poprzednie badania wykazały, że obniżony poziom melatoniny spowodowany przez ALAN może przyczyniać się do wyższych wskaźników nowotworów hormonozależnych. Co więcej, ALAN może być odpowiedzialny za wzrost guzów i rozwój globalnej hipometylacji DNA w guzach raka piersi 4T1 u myszy BALB/c o krótkim dniu aklimatyzacji. Ekspozycja na ALAN została przypisana hipometylacji DNA w tkance trzustki, a także niższemu poziomowi glukozy i insuliny u szczurów, co odzwierciedla znaczący wpływ ALAN na reakcje metaboliczne. Jedno z ostatnich badań wykazało, że narażenie na ALAN jest związane z wyższymi wskaźnikami chorób sercowo-naczyniowych, cukrzycy i otyłości, szczególnie wśród starszych pacjentów. Hipermetylacja receptora melatoniny MT1 (MTNR)-1B została zaproponowana jako nowy epigenetyczny marker miażdżycy, choroby metabolicznej. Podsumowując, badania te wskazują na silny związek między funkcją melatoniny a stanem metylacji DNA. W jednym z badań dotyczących hodowli chomików naukowcy odkryli, że stosowanie melatoniny podobnej do zimowej prowadziło do zmniejszonej ekspresji DNMT w podwzgórzu, powodując w ten sposób hipometylację promotora dio3, co prowadziło do regresji gonad. Melatonina wydaje się również bezpośrednio wpływać na rozwój zarodka poprzez swój udział w przeprogramowaniu metylacji DNA. Melatonina może również poprawiać rozwój zarodków poprzez indukowanie modyfikacji metylacji DNA genów związanych z pluripotencją i funkcjami specyficznymi dla tkanek. Wpływ melatoniny na różnicowanie komórek macierzystych został już wcześniej opisany. Melatonina promuje odontogenne różnicowanie ludzkich komórek miazgi zębowej (hDPC) i zmniejsza globalną metylację DNA i MeCP. Warto zauważyć, że utrata metylacji sprzyja różnicowaniu komórek macierzystych, podczas gdy hipermetylacja utrzymuje macierzystość komórek. Co więcej, suplementacja melatoniną indukuje różnicowanie w hDPC poprzez interakcję białkową, która wpływa na globalne zmiany metylacji DNA.
