БИОХИМИЯ, 2005, том 70, вып. 5, с. 708–721
УДК 577.152.211
Язык метилирования в геномике эукариот
Department of Biology, University of Rome «Tor Vergata»
Поступила в редакцию 13.10.2004
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: поддерживающая и de novo постсинтетическая модификация, деметилирование, фрагменты Оказаки, родительская и дочерняя цепи, структура генов эукариот, кодирующие (экзоны) и некодирующие (промоторы и интроны) области, уникальные, повторяющиеся, палиндромные, вирусные и митохондриальные последовательности, рестрикционные мини-карты, ген hTGc, секвенирование m5C в обработанных бисульфитом последовательностях, CpG-богатые домены, регуляция транскрипции.
Аннотация
Результаты ранее выполненных исследований показали, что обнаруженные в ДНК 6-метиламинопурин (m6A) и 5-метилцитозин (m5C) являются продуктами постсинтетических модификаций. В отличие от бактериальных геномов, содержащих оба этих основания, эукариотические содержат в основном m5C в дублетах m5CpG. Это помогло установить, что, несмотря на существование незначительного вне-S-фазного асимметричного метилирования de novo по динуклеотидным парам 5′-CpC-3’/3′-GpG-5′, 5′-CpT-3’/3′-GpA-5′ и 5′-CpA-3’/3′-GpT-5′, интенсивное метилирование во время S-фазы затрагивает фрагменты Оказаки, а следовательно, и вновь образующиеся в результате полуконсервативного синтеза цепи, гарантируя генетическое поддержание паттерна CH3-групп в симметрично метилированных динуклеотидных парах 5′-m5CpG-3’/3′-Gpm5C-5′. Наблюдавшаяся обратная корреляция между суммарным метилированием ДНК в S-фазе и суммарной транскрипцией РНК в G1– и G2-фазах и зондирование метилированной ДНК помогли обнаружить присутствие кодирующих (экзоны) и некодирующих (интроны) последовательностей в эукариотических генах. Эти достижения привели к поиску языка, общего для регулируемых метилированием генов. Его расшифровка, которая вначале привела к построению рестрикционных мини-карт гиперметилированных промоторов и интронов для сравнения с гипометилированными экзонами, стала возможной с появлением бисульфитного метода прямого секвенирования остатков m5C в ДНК. Оказалось, что в лимфоцитах, где ген трансглютаминазы (hTGc) неактивен, его промотор содержит два полностью метилированных CpG-богатых домена в 5′-концевой части и один полностью неметилированный CpG-богатый домен в 3′-концевой (включающей сайт инициации транскрипции +1 и 5′-нетранслируемую область). В клетках HUVEC, где этот ген активен, в первом CpG-богатом домене четыре динуклеотида CpG не содержат -CH3. Это наблюдение позволяет сформулировать новую гипотезу о механизмах регуляции транскрипции, особенно в связи с индуцированным радиоактивностью деметилированием ДНК.