Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
ДНК-метилирование.png
Представление метилированной молекулы ДНК . Две белые сферы представляют собой метильные группы . Они связаны с двумя молекулами цитозиновых нуклеотидов , составляющими последовательность ДНК.

Метилирование ДНК - это биологический процесс, с помощью которого к молекуле ДНК добавляются метильные группы . Метилирование может изменить активность сегмента ДНК без изменения последовательности. Находясь в промоторе гена , метилирование ДНК обычно подавляет транскрипцию гена . У млекопитающих метилирование ДНК необходимо для нормального развития и связано с рядом ключевых процессов, включая геномный импринтинг , инактивацию Х-хромосомы , репрессию мобильных элементов , старение и канцерогенез .

Два из четырех оснований ДНК, цитозин и аденин , могут быть метилированы. Метилирование цитозина широко распространено как у эукариот, так и у прокариот , хотя скорость метилирования ДНК цитозина может сильно различаться у разных видов: 14% цитозинов метилированы у Arabidopsis thaliana , от 4% до 8% у Physarum , [1] 7,6% у Mus musculus , 2,3% в Escherichia coli , 0,03% в Drosophila , 0,006% в Dictyostelium [2] и практически нет (от 0,0002 до 0,0003%) при Caenorhabditis [3] или грибах, таких какSaccharomyces cerevisiae и S. pombe (но не N. crassa ). [4] [5] : 3699 Метилирование аденина наблюдалось в ДНК бактерий, растений, а недавно и в ДНК млекопитающих, [6] [7], но ему уделялось значительно меньше внимания.

Метилирование цитозина с образованием 5-метилцитозина происходит в том же 5-м положении пиримидинового кольца, где расположена метильная группа тимина основания ДНК ; это же положение отличает тимин от аналогичного основания РНК урацила , не имеющего метильной группы. Спонтанное дезаминирование из 5-метилцитозинапревращает его в тимин. Это приводит к несоответствию T: G. После этого восстановительные механизмы вернут исходную пару C: G; в качестве альтернативы они могут заменить G на A, превратив исходную пару C: G в пару T: A, эффективно изменив базу и введя мутацию. Это неправильно введенное основание не будет исправлено во время репликации ДНК, поскольку тимин является основанием ДНК. Если несоответствие не исправлено, и клетка входит в клеточный цикл, нить, несущая Т, будет дополнена буквой A в одной из дочерних клеток, так что мутация станет постоянной. Практически повсеместное использование тимина исключительно в ДНК и урацила исключительно в РНК могло развиться как механизм контроля ошибок, чтобы облегчить удаление урацилов, образующихся в результате спонтанного дезаминирования цитозина.[8] Считается, что метилирование ДНК, а также многие из его современных ДНК-метилтрансфераз произошли от примитивной активности метилирования РНК в раннем мире, и это подтверждается несколькими линиями доказательств. [9]

У растений и других организмов метилирование ДНК обнаруживается в трех различных контекстах последовательностей: CG (или CpG ), CHG или CHH (где H соответствует A, T или C). Однако у млекопитающих метилирование ДНК почти исключительно обнаруживается в динуклеотидах CpG, причем цитозины на обеих цепях обычно метилированы. Номера CpG - метилирование , однако , может наблюдаться в эмбриональных стволовых клетках , [10] [11] [12] , а также указано в развитии нервной системы . [13] Кроме того, не-CpG-метилирование также наблюдалось в гематопоэтических клетках-предшественниках, и оно происходило в основном в контексте последовательности CpApC. [14]

Сохраненная функция метилирования ДНК [ править ]

Типичный ландшафт метилирования ДНК у млекопитающих

Пейзаж метилирования ДНК позвоночных очень специфичен по сравнению с другими организмами. У млекопитающих, около 75% CpG динуклеотидов метилированы в соматических клетках , [15] и ДНК появляется метилирование как состояние по умолчанию , который должен быть специально исключен из определенных местоположений. [12] [16] Напротив, геном большинства растений, беспозвоночных, грибов или простейших демонстрирует «мозаичные» паттерны метилирования, когда нацелены только определенные геномные элементы, и они характеризуются чередованием метилированных и неметилированных доменов. [17] [18]

Высокое метилирование CpG в геномах млекопитающих связано с эволюционной ценой, поскольку увеличивает частоту спонтанных мутаций. Потеря аминогрупп происходит с высокой частотой для цитозинов с различными последствиями в зависимости от их метилирования. Метилированные остатки C спонтанно дезаминируются с образованием остатков T с течением времени; следовательно, динуклеотиды CpG устойчиво дезаминируются до динуклеотидов TpG, о чем свидетельствует недостаточное представительство динуклеотидов CpG в геноме человека (они встречаются только с 21% ожидаемой частоты). [19] (С другой стороны, спонтанное дезаминирование неметилированных остатков C приводит к образованию остатков U, изменение, которое быстро распознается и восстанавливается клеткой).

Острова CpG [ править ]

У млекопитающих единственное исключение для этого глобального истощения CpG находится в особой категории GC- и CpG-богатых последовательностей, называемых CpG-островками, которые обычно неметилированы и, следовательно, сохраняют ожидаемое содержание CpG. [20] Островки CpG обычно определяются как области с 1) длиной более 200 пар оснований, 2) содержанием G + C более 50%, 3) отношением наблюдаемого к ожидаемому CpG более 0,6, хотя иногда используются другие определения. . [21] Исключая повторяющиеся последовательности, в геноме человека насчитывается около 25000 CpG-островков, 75% из которых имеют длину менее 850 пар оснований. [19]Они являются основными регуляторными единицами, и около 50% островков CpG расположены в промоторных областях генов, в то время как еще 25% лежат в телах генов, часто выступая в качестве альтернативных промоторов. И наоборот, около 60-70% генов человека имеют островок CpG в области промотора. [22] [23] Большинство CpG-островков конститутивно неметилированы и обогащены для пермиссивной модификации хроматина, такой как метилирование H3K4. В соматических тканях только 10% CpG-островков метилированы, большинство из них располагается в межгенных и внутригенных областях.

Репрессия CpG-плотных промоторов [ править ]

Метилирование ДНК, вероятно, в некоторой степени присутствовало у очень ранних предков эукариот. Практически в каждом проанализированном организме метилирование в промоторных областях отрицательно коррелирует с экспрессией генов. [17] [24] CpG-плотные промоторы активно транскрибируемых генов никогда не метилируются, но, наоборот, транскрипционно молчащие гены не обязательно несут метилированный промотор. У мышей и человека около 60–70% генов имеют CpG-островки в их промоторной области, и большинство этих CpG-островков остаются неметилированными независимо от транскрипционной активности гена как в дифференцированных, так и в недифференцированных типах клеток. [25] [26]Следует отметить, что в то время как метилирование ДНК CpG-островков однозначно связано с репрессией транскрипции, функция метилирования ДНК в промоторах с низким содержанием CG остается неясной; хотя есть мало свидетельств того, что это могло быть функционально значимым. [27]

Метилирование ДНК может влиять на транскрипцию генов двумя способами. Во-первых, метилирование ДНК само по себе может физически препятствовать связыванию транскрипционных белков с геном [28], а во-вторых, что, вероятно, более важно, метилированная ДНК может быть связана с белками, известными как белки, известные как метил-CpG-связывающие домены белков (MBD). Затем белки MBD привлекают в локус дополнительные белки, такие как гистоновые деацетилазы и другие белки ремоделирования хроматина, которые могут модифицировать гистоны , тем самым формируя компактный неактивный хроматин, называемый гетерохроматином . Эта связь между метилированием ДНК и структурой хроматина очень важна. В частности, потеряметил-CpG-связывающий белок 2 (MeCP2) вовлечен в синдром Ретта ; и белок 2 метил-CpG-связывающего домена (MBD2) опосредует подавление транскрипции гиперметилированных генов при «раке».

Подавление сменных элементов [ править ]

Метилирование ДНК является мощным репрессором транскрипции, по крайней мере, в плотных контекстах CpG. Транскрипционная репрессия генов, кодирующих белок, по-видимому, по существу ограничена очень специфическими классами генов, которые должны постоянно молчать и почти во всех тканях. Хотя метилирование ДНК не обладает гибкостью, необходимой для тонкой настройки регуляции генов, его стабильность идеальна для обеспечения постоянного сайленсинга мобильных элементов . [29] Контроль транспозонов - одна из самых древних функций метилирования ДНК, которая присуща животным, растениям и множеству простейших. [30] Предполагается даже, что метилирование ДНК развилось именно для этой цели. [31]

Расширение генома [ править ]

Известно, что метилирование ДНК мобильных элементов связано с расширением генома. Однако эволюционный драйвер расширения генома остается неизвестным. Существует четкая корреляция между размером генома и CpG, что позволяет предположить, что метилирование ДНК мобильных элементов привело к заметному увеличению массы ДНК. [32]

Метилирование тела гена высокотранскрибируемых генов [ править ]

Функция, которая кажется даже более консервативной, чем молчание транспозонов, положительно коррелирует с экспрессией генов. Почти у всех видов, где присутствует метилирование ДНК, метилирование ДНК особенно обогащено в организме высокотранскрибируемыми генами. [17] [24] Функция метилирования тела гена изучена недостаточно. Совокупность доказательств указывает на то, что он может регулировать сплайсинг [33] и подавлять активность внутригенных единиц транскрипции (криптических промоторов или мобильных элементов). [34] Метилирование гена-тельца, по-видимому, тесно связано с метилированием H3K36. У дрожжей и млекопитающих метилирование H3K36 сильно обогащено в организме высокотранскрибируемыми генами. По крайней мере, в дрожжах H3K36me3рекрутирует ферменты, такие как деацетилазы гистонов, для конденсации хроматина и предотвращения активации скрытых стартовых сайтов. [35] У млекопитающих PWWP-домен DNMT3a и DNMT3b связывается с H3K36me3, и эти два фермента задействуются в организме активно транскрибируемых генов.

У млекопитающих [ править ]

Динамика метилирования ДНК во время эмбрионального развития мыши. E3.5-E6 и т. Д. Относятся к дням после оплодотворения. PGC: первичные половые клетки

Во время эмбрионального развития [ править ]

Основная статья: перепрограммирование метилирования ДНК

Паттерны метилирования ДНК в значительной степени стираются, а затем восстанавливаются между поколениями у млекопитающих. Почти все метилирования от родителей стираются, сначала во время гаметогенеза , а затем в раннем эмбриогенезе , причем каждый раз происходит деметилирование и реметилирование. Деметилирование в раннем эмбриогенезе происходит в доимплантационный период в два этапа - сначала в зиготе , затем в течение первых нескольких циклов эмбриональной репликации морулы и бластулы.. Затем происходит волна метилирования во время стадии имплантации эмбриона с островками CpG, защищенными от метилирования. Это приводит к глобальной репрессии и позволяет генам домашнего хозяйства экспрессироваться во всех клетках. На стадии после имплантации паттерны метилирования зависят от стадии и ткани, с изменениями, которые определяют каждый отдельный тип клеток, стабильно сохраняющихся в течение длительного периода. [36]

В то время как метилирование ДНК само по себе не обязательно для подавления транскрипции, тем не менее считается, что оно представляет собой «заблокированное» состояние, которое определенно инактивирует транскрипцию. В частности, метилирование ДНК кажется критическим для поддержания моноаллельного сайленсинга в контексте геномного импринтинга и инактивации Х-хромосомы . [37] [38] В этих случаях экспрессированные и молчащие аллели различаются своим статусом метилирования, а потеря метилирования ДНК приводит к потере импринтинга и повторной экспрессии Xist в соматических клетках. Во время эмбрионального развития немногие гены изменяют свой статус метилирования, за важным исключением многих генов, специфически экспрессируемых в зародышевой линии. [39]Метилирование ДНК кажется абсолютно необходимым в дифференцированных клетках , поскольку нокаут любой из трех компетентных ДНК-метилтрансфераз приводит к эмбриональной или послеродовой летальности. Напротив, метилирование ДНК невозможно в недифференцированных типах клеток, таких как внутренняя клеточная масса бластоцисты, первичные половые клетки или эмбриональные стволовые клетки. Поскольку метилирование ДНК, по-видимому, напрямую регулирует только ограниченное число генов, то, насколько именно отсутствие метилирования ДНК вызывает гибель дифференцированных клеток, остается открытым вопросом.

Из-за феномена геномного импринтинга материнские и отцовские геномы по-разному маркируются и должны быть правильно перепрограммированы каждый раз, когда они проходят через зародышевую линию. Следовательно, во время гаметогенеза первичные зародышевые клетки д. Иметь свои оригинальные паттерны бипорентского метилирования ДНК, стертые и восстановленные в зависимости от пола передающего родителя. После оплодотворения отцовский и материнский геномы снова деметилируются и реметилируются (за исключением дифференциально метилированных областей, связанных с импринтированными генами). Это перепрограммирование, вероятно, необходимо для тотипотентности новообразованного эмбриона и стирания приобретенных эпигенетических изменений. [40]

В раке [ править ]

Основные статьи: метилирование ДНК при раке и регуляция транскрипции при раке

Во многих болезненных процессах, таких как рак , CpG-островки промотора гена приобретают аномальное гиперметилирование, что приводит к подавлению транскрипции, которое может быть унаследовано дочерними клетками после деления клеток. [41] Изменения метилирования ДНК были признаны важным компонентом развития рака. Гипометилирование, как правило, возникает раньше и связано с хромосомной нестабильностью и потерей импринтинга, тогда как гиперметилирование связано с промоторами и может возникать вторично по отношению к молчанию гена (супрессора онкогена), но может быть мишенью для эпигенетической терапии . [42]

Глобальное гипометилирование также вовлечено в развитие и прогрессирование рака посредством различных механизмов. [43] Как правило, наблюдается гиперметилирование генов-супрессоров опухолей и гипометилирование онкогенов . [44]

Как правило, при прогрессировании рака сотни генов заглушаются или активируются . Хотя подавление некоторых генов при раке происходит в результате мутации, большая часть подавления канцерогенных генов является результатом измененного метилирования ДНК (см. Метилирование ДНК при раке ). Метилирование ДНК вызывает сайленсинг при раке обычно происходит на нескольких сайтах CpG в островах CpG , которые присутствуют в промоторов белковых кодирующих генов.

Измененные экспрессии микроРНК также заглушают или активируют многие гены в прогрессировании рака (см. МикроРНК при раке ). Измененная экспрессия микроРНК происходит через гипер / гипо-метилирование из сайтов CpG в CpG островков в промоторов , контролирующих транскрипцию микроРНК .

Молчание генов репарации ДНК за счет метилирования CpG-островков в их промоторах, по-видимому, особенно важно при прогрессировании рака (см. Метилирование генов репарации ДНК при раке ).

При атеросклерозе [ править ]

Эпигенетические модификации, такие как метилирование ДНК, связаны с сердечно-сосудистыми заболеваниями, включая атеросклероз . В моделях атеросклероза на животных сосудистая ткань, а также клетки крови, такие как мононуклеарные клетки крови, демонстрируют глобальное гипометилирование со специфическими для генов областями гиперметилирования. Полиморфизмы метилирования ДНК могут быть использованы в качестве ранних биомаркеров атеросклероза, поскольку они присутствуют до того, как будут обнаружены поражения, что может обеспечить ранний инструмент для обнаружения и предотвращения риска. [45]

Два типа клеток, нацеленных на полиморфизм метилирования ДНК, - это моноциты и лимфоциты, которые испытывают общее гипометилирование. Одним из предполагаемых механизмов этого глобального гипометилирования является повышенный уровень гомоцистеина, вызывающий гипергомоцистеинемию , известный фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний. Высокий уровень гомоцистеина в плазме подавляет ДНК-метилтрансферазы, что вызывает гипометилирование. Гипометилирование ДНК влияет на гены, которые изменяют пролиферацию гладкомышечных клеток, вызывают дисфункцию эндотелиальных клеток и увеличивают количество медиаторов воспаления, все из которых имеют решающее значение в формировании атеросклеротических поражений. [46] Высокий уровень гомоцистеина также приводит к гиперметилированию CpG-островков в промоторной области рецептора эстрогена.альфа (ERα), вызывая его подавление. [47] ERα защищает от атеросклероза благодаря своему действию в качестве супрессора роста, заставляя гладкомышечные клетки оставаться в состоянии покоя. [48] Гиперметилирование промотора ERα, таким образом, позволяет клеткам гладких мышц интимы чрезмерно пролиферировать и вносить свой вклад в развитие атеросклеротического поражения. [49]

Другой ген, который испытывает изменение статуса метилирования при атеросклерозе, - это переносчик монокарбоксилата (MCT3), который производит белок, ответственный за транспорт лактата и других кетоновых тел из многих типов клеток, включая клетки гладких мышц сосудов. У пациентов с атеросклерозом наблюдается усиление метилирования островков CpG в экзоне 2, что снижает экспрессию белка MCT3. Подавление MCT3 нарушает транспорт лактата и значительно увеличивает пролиферацию гладкомышечных клеток, что дополнительно способствует атеросклеротическому поражению. Эксперимент ex vivo с использованием деметилирующего агента децитабинаБыло показано, что (5-аза-2-дезоксицитидин) индуцирует экспрессию MCT3 дозозависимым образом, поскольку все гиперметилированные сайты в CpG-островке экзона 2 становятся деметилированными после обработки. Это может служить новым терапевтическим средством для лечения атеросклероза, хотя до сих пор исследований на людях не проводилось. [50]

В старении [ править ]

У людей и других млекопитающих уровни метилирования ДНК можно использовать для точной оценки возраста тканей и типов клеток, формируя точные эпигенетические часы . [51]

Продольное исследование из близнецов детей показало , что, в возрасте от 5 до 10, существует расхождение паттернов метилирования из - за экологические , а не генетические влияния. [52] При старении происходит глобальная потеря метилирования ДНК. [44]

В исследовании, в котором анализировались полные метиломы ДНК CD4 + Т-клеток у новорожденного, 26-летний и 103-летний человек наблюдали, что потеря метилирования пропорциональна возрасту. [53] Гипометилированные CpG, наблюдаемые в ДНК столетних детей по сравнению с ДНК новорожденных, покрывали все геномные компартменты (промоторы, межгенные, интронные и экзонные области). [54] Однако некоторые гены становятся гиперметилированными с возрастом, в том числе гены рецептора эстрогена , p16 и инсулиноподобного фактора роста 2 . [44]

В упражнении [ править ]

Было показано, что упражнения высокой интенсивности приводят к снижению метилирования ДНК в скелетных мышцах. [55] Метилирование промоторов PGC-1α и PDK4 сразу же снижалось после упражнений высокой интенсивности, тогда как метилирование PPAR-γ не снижалось до трех часов после тренировки. [55] В то же время шесть месяцев физических упражнений у мужчин среднего возраста, которые раньше вели малоподвижный образ жизни, привели к усилению метилирования жировой ткани . [56] Одно исследование показало возможное усиление глобального метилирования геномной ДНК белых кровяных телец при большей физической активности у неиспаноязычных жителей . [57]

При дифференцировке В-клеток [ править ]

Исследование, в котором изучали метилом В-клеток на протяжении их цикла дифференцировки с использованием полногеномного бисульфитного секвенирования (WGBS), показало, что существует гипометилирование от самых ранних стадий до самых дифференцированных стадий. Наибольшая разница в метилировании наблюдается между стадиями В-клеток зародышевого центра и В-клеток памяти. Кроме того, это исследование показало сходство между В-клеточными опухолями и долгоживущими В-клетками в их сигнатурах метилирования ДНК. [14]

В мозгу [ править ]

Два обзора суммируют доказательства того, что изменения метилирования ДНК в нейронах мозга важны для обучения и памяти. [58] [59] Контекстуальная обусловленность страха (форма ассоциативного обучения) у животных, таких как мыши и крысы, происходит быстро и чрезвычайно надежно в создании воспоминаний. [60] У мышей [61] и у крыс [62] контекстуальное кондиционирование страха в течение 1-24 часов связано с измененным метилированием нескольких тысяч цитозинов ДНК в генах нейронов гиппокампа . Через 24 часа после контекстуального кондиционирования страха 9,2% генов нейронов гиппокампа крысы дифференцированно метилированы. [62] У мышей[61] при обследовании через четыре недели после кондиционирования метилирование и деметилирование гиппокампа были возвращены к исходным наивным условиям. Гиппокамп необходим для формирования памяти, но воспоминания не хранятся там. Для таких мышей через четыре недели после контекстуального кондиционирования страха существенное различноеметилирование и деметилирование CpG произошло в корковых нейронах во время поддержания памяти, и в их передней поясной коре головного мозга было 1223 дифференциально метилированных гена. [61] Активные изменения в метилировании и деметилировании ДНК нейронов, по-видимому, действуют как регуляторы синаптического масштабирования и перемещения глутаматных рецепторов в процессе обучения.и формирование памяти . [58]

ДНК-метилтрансферазы (у млекопитающих) [ править ]

Возможные пути метилирования и деметилирования цитозина. Сокращения: S-аденозил-L-гомоцистеин ( SAH ), S-аденозил-L-метионин ( SAM ), ДНК-метилтрансфераза ( ДНК-МТаза ), урацил-ДНК-гликозилаза ( UNG ).

В клетках млекопитающих метилирование ДНК происходит в основном в положении C5 динуклеотидов CpG и осуществляется двумя основными классами ферментативной активности - поддерживающим метилированием и метилированием de novo . [63]

Поддерживающая активность метилирования необходима для сохранения метилирования ДНК после каждого цикла репликации клеточной ДНК. Без ДНК-метилтрансферазы (DNMT) репликационный аппарат сам производил бы неметилированные дочерние цепи и со временем приводил бы к пассивному деметилированию. DNMT1 - это предполагаемая поддерживающая метилтрансфераза, которая отвечает за копирование паттернов метилирования ДНК в дочерние цепи во время репликации ДНК. Мышиные модели с обеими копиями DNMT1 являются эмбриональными летальными примерно на 9 день из-за необходимости активности DNMT1 для развития в клетках млекопитающих.

Считается, что DNMT3a и DNMT3b являются de novo метилтрансферазами, которые устанавливают паттерны метилирования ДНК на ранней стадии развития. DNMT3L - это белок, гомологичный другим DNMT3, но не обладающий каталитической активностью. Вместо этого DNMT3L помогает de novo метилтрансферазам, увеличивая их способность связываться с ДНК и стимулируя их активность. У мышей и крыс есть третий функциональный фермент de novo метилтрансфераза, названный DNMT3C, который развился как паралог Dnmt3b в результате тандемной дупликации у общего предка грызунов Muroidea. DNMT3C катализирует метилирование промоторов мобильных элементов во время раннего сперматогенеза, активность, которая, как было показано, важна для их эпигенетической репрессии и мужской фертильности. [64][65] Пока неясно, полагаются ли у других млекопитающих, у которых нет DNMT3C (например, люди), DNMT3B или DNMT3A для de novo метилирования мобильных элементов зародышевой линии. Наконец, DNMT2 (TRDMT1) был идентифицирован как гомолог ДНК-метилтрансферазы, содержащий все 10 мотивов последовательностей, общих для всех ДНК-метилтрансфераз; однако DNMT2 (TRDMT1) не метилирует ДНК, а вместо этого метилирует цитозин-38 в петле антикодона РНК-переносчика аспарагиновой кислоты. [66]

Поскольку многие гены-супрессоры опухолей подавляются метилированием ДНК во время канцерогенеза , предпринимались попытки повторно экспрессировать эти гены путем ингибирования DNMT. 5-Аза-2'-дезоксицитидин ( децитабин ) представляет собой аналог нуклеозида, который ингибирует DNMT, улавливая их в ковалентный комплекс на ДНК, предотвращая стадию катализа β-элиминирования, что приводит к деградации ферментов. Однако для того, чтобы децитабин был активным, он должен быть включен в геном.клетки, что может вызвать мутации в дочерних клетках, если клетка не погибнет. Кроме того, децитабин токсичен для костного мозга, что ограничивает размер его терапевтического окна. Эти ловушки привели к развитию антисмысловой РНК-терапии, которая нацелена на DNMTs, разрушая их мРНК и предотвращая их трансляцию . Однако в настоящее время неясно, достаточно ли нацеливания только на DNMT1 для реактивации генов-супрессоров опухолей, подавленных метилированием ДНК.

В растениях [ править ]

Значительный прогресс был достигнут в понимании метилирования ДНК у модельного растения Arabidopsis thaliana . Метилирование ДНК у растений отличается от метилирования ДНК у млекопитающих: в то время как метилирование ДНК у млекопитающих в основном происходит по нуклеотиду цитозина в сайте CpG , у растений цитозин может быть метилирован по сайтам CpG, CpHpG и CpHpH, где H представляет собой любой нуклеотид, но не гуанин. . В целом ДНК арабидопсиса сильно метилирована, по данным масс-спектрометрического анализа, 14% цитозинов подлежат модификации. [5] : аннотация

Основными ферментами метилтрансферазы ДНК арабидопсиса , которые переносят и ковалентно присоединяют метильные группы к ДНК, являются DRM2, MET1 и CMT3. Оба белка DRM2 и MET1 обладают значительной гомологией с метилтрансферазами млекопитающих DNMT3 и DNMT1 соответственно, тогда как белок CMT3 уникален для царства растений. В настоящее время существует два класса ДНК-метилтрансфераз: 1) класс de novo или ферментов, которые создают новые метки метилирования на ДНК; 2) поддерживающий класс, который распознает метки метилирования на родительской цепи ДНК и передает новое метилирование дочерним цепям после репликации ДНК. DRM2 - единственный фермент, который был признан de novoДНК-метилтрансфераза. Также было показано, что DRM2, наряду с MET1 и CMT3, участвует в поддержании меток метилирования посредством репликации ДНК. [67] Другие ДНК-метилтрансферазы экспрессируются в растениях, но не имеют известной функции (см. Базу данных Chromatin ).

Неясно, как клетка определяет места метилирования ДНК de novo , но данные свидетельствуют о том, что во многих (хотя и не во всех) местах участвует РНК-направленное метилирование ДНК (RdDM). При RdDM специфические транскрипты РНК производятся из матрицы геномной ДНК, и эта РНК образует вторичные структуры, называемые молекулами двухцепочечной РНК. [68] Двухцепочечные РНК посредством путей либо малых интерферирующих РНК ( миРНК ), либо микроРНК ( миРНК ) направляют de novo метилирование ДНК исходного участка генома, который продуцировал РНК. [68] Такой механизм считается важным для клеточной защиты от РНК-вирусов и / илитранспозоны , оба из которых часто образуют двухцепочечную РНК, которая может быть мутагенной по отношению к геному хозяина. Путем метилирования их геномных местоположений посредством пока еще плохо изученного механизма они отключаются и больше не активны в клетке, защищая геном от их мутагенного действия. Недавно было описано, что метилирование ДНК является основной детерминантой формирования эмбриогенных культур из эксплантатов у древесных растений и считается основным механизмом, объясняющим слабую реакцию зрелых эксплантов на соматический эмбриогенез у растений (Isah 2016).

У насекомых [ править ]

Дополнительная информация: Эпигенетика у насекомых

Различные отряды насекомых демонстрируют различные паттерны метилирования ДНК, от почти неопределяемых уровней у мух до низких уровней у бабочек и выше у настоящих жуков и некоторых тараканов (до 14% всех сайтов CG у Blattella asahinai ). [69]

Функциональное метилирование ДНК было обнаружено у медоносных пчел. [70] [71] Метки метилирования ДНК в основном находятся на теле гена, и современные мнения о функции метилирования ДНК - это регуляция генов посредством альтернативного сплайсинга [72]

Уровни метилирования ДНК у Drosophila melanogaster практически не обнаруживаются. [73] Чувствительные методы, применяемые к ДНК дрозофилы. Предлагаемые уровни находятся в диапазоне 0,1–0,3% от общего цитозина. [74] Этот низкий уровень метилирования [75], по- видимому, связан с паттернами геномной последовательности, которые сильно отличаются от паттернов, наблюдаемых у людей или других видов животных или растений на сегодняшний день. Геномное метилирование у D. melanogaster было обнаружено по специфическим коротким мотивам (сконцентрированным в специфических мотивах последовательности из 5 оснований, которые богаты CA и CT, но лишены гуанина) и не зависит от активности DNMT2. Кроме того, высокочувствительные подходы масс-спектрометрии [76] теперь продемонстрировали присутствие низких (0,07%), но значимых уровней метилирования аденина на самых ранних стадиях эмбриогенеза дрозофилы.

В грибах [ править ]

Многие грибы имеют низкий уровень (от 0,1 до 0,5%) метилирования цитозина, тогда как у других грибов метилировано до 5% генома. [77] Это значение, кажется, варьируется как среди видов, так и среди изолятов одного и того же вида. [78] Есть также свидетельства того, что метилирование ДНК может быть вовлечено в специфический для состояния контроль экспрессии генов у грибов. [ необходима цитата ] Однако при пределе обнаружения 250 аттомолей с помощью сверхвысокой чувствительной масс-спектрометрии метилирование ДНК не было подтверждено у одноклеточных видов дрожжей, таких как Saccharomyces cerevisiae или Schizosaccharomyces pombe, что указывает на то, что дрожжи не обладают этой модификацией ДНК. [5] : аннотация

Хотя пивные дрожжи ( Saccharomyces ), делящиеся дрожжи ( Schizosaccharomyces ) и Aspergillus flavus [79] не обнаруживают метилирования ДНК, модельный нитчатый гриб Neurospora crassa имеет хорошо охарактеризованную систему метилирования. [80] Несколько генов контролируют метилирование у Neurospora, а мутация ДНК-метилтрансферазы, dim-2 , устраняет все метилирование ДНК, но не влияет на рост или половое размножение. В то время как геном Neurospora имеет очень мало повторяющейся ДНК, половина метилирования происходит в повторяющейся ДНК, включая транспозон.реликвии и центромерная ДНК. Способность оценивать другие важные явления в генетическом фоне с дефицитом ДНК-метилазы делает Neurospora важной системой для изучения метилирования ДНК.

У других эукариот [ править ]

Метилирование ДНК в основном отсутствует у Dictyostelium discoidium [81], где оно, по-видимому, встречается примерно в 0,006% цитозинов. [2] Напротив, метилирование ДНК широко распространено у Physarum polycephalum [82], где 5-метилцитозин составляет до 8% от общего количества цитозина [1]

У бактерий [ править ]

Метилирование аденина или цитозина является частью системы рестрикционной модификации многих бактерий , в которой определенные последовательности ДНК метилируются периодически по всему геному. Метилазу представляет собой фермент , который распознает специфическую последовательность и метилирует одно из оснований в пределах или вблизи этой последовательности. Чужеродные ДНК (которые не метилированы таким образом), которые вводятся в клетку, разрушаются специфичными для последовательности ферментами рестрикции и расщепляются. Бактериальная геномная ДНК не распознается этими рестрикционными ферментами. Метилирование нативной ДНК действует как своего рода примитивная иммунная система, позволяя бактериям защищаться от заражения бактериофагом .

ДНК-аденин-метилтрансфераза (Dam) E. coli - это фермент с массой ~ 32 кДа, который не относится к системе рестрикции / модификации. Последовательностью распознавания мишени для E. coli Dam является GATC, поскольку метилирование происходит в положении N6 аденина в этой последовательности (G meATC). Три пары оснований, фланкирующие каждую сторону этого сайта, также влияют на связывание ДНК-Dam. Dam играет несколько ключевых ролей в бактериальных процессах, включая восстановление несоответствия, время репликации ДНК и экспрессию генов. В результате репликации ДНК статус сайтов GATC в E. coliгеном меняется с полностью метилированного на гемиметилированный. Это связано с тем, что аденин, введенный в новую цепь ДНК, неметилирован. Повторное метилирование происходит в течение двух-четырех секунд, за это время исправляются ошибки репликации в новой цепи. Метилирование или его отсутствие является маркером, который позволяет аппарату репарации клетки различать матрицу и формирующиеся нити. Было показано, что изменение активности Dam в бактериях приводит к увеличению скорости спонтанных мутаций. Жизнеспособность бактерий нарушена у мутантов dam, у которых также отсутствуют некоторые другие ферменты репарации ДНК, что дает дополнительные доказательства роли Dam в репарации ДНК.

Одной из областей ДНК, которая дольше сохраняет свой гемиметилированный статус, является ориджин репликации , который имеет множество сайтов GATC. Это центральный элемент бактериального механизма определения времени репликации ДНК. SeqA связывается с источником репликации, секвестрируя его и тем самым предотвращая метилирование. Поскольку гемиметилированные точки начала репликации неактивны, этот механизм ограничивает репликацию ДНК до одного раза за клеточный цикл.

Экспрессия некоторых генов, например генов, кодирующих экспрессию ворсинок в E. coli , регулируется метилированием сайтов GATC в промоторной области оперона гена. Условия окружающей среды клеток сразу после репликации ДНК определяют, блокируется ли Dam метилирование области, проксимальной или удаленной от промоторной области. После создания паттерна метилирования транскрипция гена пилуса блокируется во включенном или выключенном положении до тех пор, пока ДНК не будет снова реплицирована. У E. coli эти опероны пилей играют важную роль в вирулентности инфекций мочевыводящих путей. Это было предложено [ кем? ], что ингибиторы Dam могут действовать как антибиотики.

С другой стороны, ДНК-цитозинметилаза нацелена на сайты CCAGG и CCTGG для метилирования цитозина в положении C5 (C meC (A / T) GG). Другой фермент метилаза, EcoKI, вызывает метилирование аденинов в последовательностях AAC (N 6 ) GTGC и GCAC (N 6 ) GTT.

В Clostridioides несговорчивый , метилирование ДНК в целевой мотив CAAAAA было показано , что воздействие споруляции , ключевым шагом в передаче болезни, а также длины клеток, образование биопленки и принимающей колонизации. [83]

Молекулярное клонирование [ править ]

Большинство штаммов, используемых молекулярными биологами, являются производными E. coli K-12 и обладают как Dam, так и Dcm, но есть коммерчески доступные штаммы, которые являются dam- / dcm- (отсутствие активности ни одной из метилаз). Фактически, можно неметилировать ДНК, экстрагированную из штаммов dam + / dcm +, превращая ее в штаммы dam- / dcm-. Это поможет переваривать последовательности, которые не распознаются чувствительными к метилированию рестрикционными ферментами. [84] [85]

Фермент рестрикции DpnI может распознавать 5'-GmeATC-3' сайтов и переваривать метилированную ДНК. Будучи таким коротким мотивом, он часто встречается в последовательностях случайно, и поэтому его основное использование исследователями состоит в разложении матричной ДНК после ПЦР (в продуктах ПЦР отсутствует метилирование, поскольку метилазы не присутствуют в реакции). Точно так же некоторые коммерчески доступные рестрикционные ферменты чувствительны к метилированию в своих родственных сайтах рестрикции и должны, как упоминалось ранее, использоваться на ДНК, прошедшей через штамм dam- / dcm-, чтобы обеспечить разрез.

Обнаружение [ править ]

Метилирование ДНК можно обнаружить с помощью следующих анализов, используемых в настоящее время в научных исследованиях: [86]

  • Масс-спектрометрия - очень чувствительный и надежный аналитический метод обнаружения метилирования ДНК. Однако MS, как правило, не информативна относительно контекста последовательности метилирования, что ограничивает возможности изучения функции этой модификации ДНК.
  • Специфическая ПЦР для метилирования (MSP) , основанная на химической реакции бисульфита натрия с ДНК, которая превращает неметилированные цитозины динуклеотидов CpG в урацил или UpG, с последующей традиционной ПЦР . [87] Однако метилированные цитозины не будут преобразовываться в этом процессе, и праймеры предназначены для перекрытия интересующего сайта CpG, что позволяет определить статус метилирования как метилированный или неметилированный.
  • Бисульфитное секвенирование всего генома , также известное как BS-Seq, которое представляет собой высокопроизводительный анализ метилирования ДНК в масштабе всего генома. Он основан на вышеупомянутой конверсии геномной ДНК бисульфитом натрия, которая затем секвенируется на платформе секвенирования нового поколения . Затем полученные последовательности повторно выравнивают с эталонным геномом для определения статуса метилирования динуклеотидов CpG на основании несовпадений, возникающих в результате превращения неметилированных цитозинов в урацил.
  • Секвенирование бисульфитов с пониженным представлением , также известное как RRBS, знает несколько рабочих протоколов. Первый протокол RRBS назывался RRBS и нацелен примерно на 10% метилома, необходим эталонный геном. Позже появилось больше протоколов, которые могли секвенировать меньшую часть генома и более высокое мультиплексирование образцов. EpiGBS был первым протоколом, в котором можно было мультиплексировать 96 образцов в одну полосу секвенирования Illumina, и эталонный геном больше не нужен. Референсная конструкция de novo из прочтений Уотсона и Крика сделала популяционный скрининг SNP и SMP одновременно фактом.
  • Анализ HELP , который основан на дифференциальной способности рестрикционных ферментов распознавать и расщеплять метилированные и неметилированные сайты ДНК CpG.
  • Тест GLAD-PCR основан на новом типе ферментов - сайт-специфичных метил-направленных ДНК-эндонуклеазах, которые гидролизуют только метилированную ДНК.
  • Анализы ChIP-on-Chip , основанные на способности коммерческих антител связываться с белками, связанными с метилированием ДНК, такими как MeCP2.
  • Геномное сканирование по ориентирам рестрикции , сложный и редко используемый в настоящее время анализ, основанный на различном распознавании рестрикционными ферментами метилированных и неметилированных сайтов CpG; Концепция анализа аналогична анализу HELP.
  • Иммунопреципитация метилированной ДНК (MeDIP), аналогичная иммунопреципитации хроматина , иммунопреципитация используется для выделения метилированных фрагментов ДНК для ввода в методы обнаружения ДНК, такие как микроматрицы ДНК (MeDIP-chip) или секвенирование ДНК (MeDIP-seq).
  • Пиросеквенирование ДНК, обработанной бисульфитом. Это секвенирование ампликона, созданного нормальным прямым праймером, но биотинилированным обратным праймером для ПЦР выбранного гена. Затем пиросеквенсор анализирует образец, денатурируя ДНК и добавляя к смеси по одному нуклеотиду за раз в соответствии с последовательностью, заданной пользователем. Если есть несоответствие, оно записывается, и отмечается процент ДНК, для которой это несоответствие присутствует. Это дает пользователю процент метилирования на каждый островок CpG.
  • Анализ молекулярного разрыва на активность ДНК-аденинметилтрансферазы - анализ, основанный на специфичности рестрикционного фермента DpnI для полностью метилированных (метилирование аденина) сайтов GATC в олигонуклеотиде, меченном флуорофором и гасителем. Аденинметилтрансфераза метилирует олигонуклеотид, делая его субстратом для DpnI. Разрезание олигонуклеотида DpnI приводит к увеличению флуоресценции. [88] [89]
  • Метилчувствительный Саузерн-блоттинг аналогичен анализу HELP, хотя использует методы Саузерн-блоттинга для исследования ген-специфических различий в метилировании с использованием рестрикционных перевариваний. Этот метод используется для оценки локального метилирования вблизи сайта связывания зонда.
  • MethylCpG-связывающие белки (MBP) и слитые белки, содержащие только метил-связывающий домен (MBD), используются для разделения нативной ДНК на метилированные и неметилированные фракции. Процент метилирования отдельных CpG-островков может быть определен путем количественного определения количества мишени в каждой фракции. [ необходима цитата ] Чрезвычайно чувствительное обнаружение может быть достигнуто в тканях FFPE с обнаружением на основе определения.
  • Анализ расплава высокого разрешения (HRM или HRMA) - это аналитический метод после ПЦР . Целевая ДНК обрабатывается бисульфитом натрия, который химически превращает неметилированные цитозины в урацилы, в то время как метилированные цитозины сохраняются. Затем проводят ПЦР-амплификацию с праймерами, предназначенными для амплификации как метилированных, так и неметилированных матриц. После этой амплификации высокометилированные последовательности ДНК содержат большее количество сайтов CpG по сравнению с неметилированными матрицами, что приводит к другой температуре плавления, которая может использоваться для количественного определения метилирования. [90] [91]
  • Реконструкция метилирования древней ДНК, метод реконструкции метилирования ДНК с высоким разрешением из образцов древней ДНК. Этот метод основан на естественных процессах деградации, происходящих в древней ДНК: со временем метилированные цитозины распадаются на тимины, тогда как неметилированные цитозины распадаются на урацилы. Эта асимметрия сигналов деградации была использована для реконструкции полных карт метилирования неандертальцев и денисовцев . [92]В сентябре 2019 года исследователи опубликовали новый метод определения морфологических признаков по данным метилирования ДНК. Авторам удалось показать, что связывание генов с пониженной регуляцией и фенотипами моногенных заболеваний, при которых нарушены одна или две копии гена, позволяет с точностью около 85% реконструировать анатомические признаки непосредственно из карт метилирования ДНК. [93]
  • Чувствительный к метилированию анализ удлинения однонуклеотидных праймеров (msSNuPE), в котором используются внутренние праймеры, отжигающие прямые 5 'нуклеотида, подлежащего обнаружению. [94]
  • Illumina Methylation Assay измеряет локус-специфическое метилирование ДНК с использованием матричной гибридизации. Обработанная бисульфитом ДНК гибридизируется с зондами на «BeadChips». Удлинение на одно основание с помощью меченых зондов используется для определения статуса метилирования целевых сайтов. [95] В 2016 году был выпущен чип Infinium MethylationEPIC BeadChip, который опрашивает более 850 000 сайтов метилирования в геноме человека. [96]

Дифференциально метилированные области (DMR) [ править ]

Дифференциально метилированные области представляют собой области генома с различным статусом метилирования среди множества образцов (ткани, клетки, индивидуумы или другие), которые рассматриваются как возможные функциональные области, участвующие в регуляции транскрипции генов. Идентификация DMR среди множества тканей (T-DMR) обеспечивает всесторонний обзор эпигенетических различий между тканями человека. [97] Например, эти метилированные области, которые являются уникальными для конкретной ткани, позволяют людям различать тип ткани, такой как сперма и вагинальная жидкость. Текущее исследование, проведенное Ли и др., Показало, что DACT1 и USP49 положительно идентифицировали сперму путем изучения T-DMR. [98]Использование T-DMR оказалось полезным при идентификации различных биологических жидкостей, обнаруженных на местах преступления. Исследователи в области судебной медицины в настоящее время ищут новые T-DMR в генах, чтобы использовать их в качестве маркеров в судебном анализе ДНК. DMR между раковыми и нормальными образцами (C-DMR) демонстрируют аберрантное метилирование при раке. [99] Хорошо известно, что метилирование ДНК связано с дифференцировкой и пролиферацией клеток. [100] Многие DMR были обнаружены на стадиях разработки (D-DMR) [101] и в перепрограммированном прогрессе (R-DMR). [102] Кроме того, существуют внутрииндивидуальные DMR (Intra-DMR) с продольными изменениями глобального метилирования ДНК наряду с увеличением возраста у данного человека. [103]Существуют также межиндивидуальные DMR (Inter-DMR) с разными паттернами метилирования у нескольких индивидуумов. [104]

QDMR (количественные дифференциально метилированные области) - это количественный подход к количественной оценке различий в метилировании и идентификации DMR из профилей метилирования по всему геному путем адаптации энтропии Шеннона. [105] Отсутствие платформ и видов QDMR делает его потенциально применимым к различным данным метилирования. Этот подход обеспечивает эффективный инструмент для высокопроизводительной идентификации функциональных регионов, участвующих в эпигенетической регуляции. QDMR может использоваться как эффективный инструмент для количественной оценки различий в метилировании и идентификации DMR в нескольких образцах. [106]

Было показано, что анализ генов (также известный как анализ путей; обычно используемые инструменты, такие как DAVID, GoSeq или GSEA) сильно смещен при применении к данным метилирования с высокой пропускной способностью (например, MeDIP-seq, MeDIP-ChIP, HELP-seq и т. Д. ), и широкий спектр исследований, таким образом, ошибочно сообщил о гиперметилировании генов, связанных с развитием и дифференцировкой; Было высказано предположение, что это можно исправить, используя перестановки меток образцов или используя статистическую модель для контроля различий в количестве зондов CpG / сайтов CpG, нацеленных на каждый ген. [107]

Метки метилирования ДНК [ править ]

Метки метилирования ДНК - участки генома с определенными паттернами метилирования в конкретном биологическом состоянии, например, ткань, тип клетки, индивидуум - рассматриваются как возможные функциональные области, участвующие в регуляции транскрипции генов. Хотя разные типы клеток человека могут иметь один и тот же геном, эти клетки имеют разные метиломы. Систематическая идентификация и характеристика меток метилирования для разных типов клеток имеют решающее значение для понимания сложной регуляторной сети для определения судьбы клеток. Хунбо Лю и др. предложили основанную на энтропии структуру, названную SMART, для интеграции полногеномных бисульфитных метиломов, секвенирующих 42 ткани / клетки человека, и идентифицировали 757 887 сегментов генома. [108]Почти 75% сегментов показали однородное метилирование для всех типов клеток. Из оставшихся 25% сегментов они идентифицировали метки гипо / гиперметилирования, специфичные для типов клеток, которые были специфически гипо / гиперметилированы в меньшинстве типов клеток, используя статистический подход, и представили атлас меток метилирования человека. Дальнейший анализ показал, что метки гипометилирования, специфичные для каждого типа клеток, обогащены H3K27ac.и сайты связывания факторов транскрипции в зависимости от типа клетки. В частности, они заметили, что метки гипометилирования, специфичные для определенного типа клеток, связаны с суперинхансерами, специфичными для определенного типа клеток, которые управляют экспрессией генов клеточной идентичности. Эта структура обеспечивает дополнительную функциональную аннотацию генома человека и помогает выяснить критические особенности и функции гипометилирования, специфичного для определенного типа клеток.

Основанный на энтропии инструмент анализа специфического метилирования и составления отчетов, названный «SMART», ориентирован на интеграцию большого количества ДНК-метиломов для de novo идентификации меток метилирования, специфичных для определенного типа клеток. Последняя версия SMART сфокусирована на трех основных функциях, включая идентификацию de novo дифференциально метилированных областей (DMR) посредством сегментации генома, идентификацию DMR из предопределенных интересующих областей и идентификацию дифференциально метилированных сайтов CpG. [109]

При идентификации и обнаружении биологических жидкостей [ править ]

Метилирование ДНК позволяет анализировать несколько тканей за один анализ, а также идентифицировать небольшие количества жидкости организма с использованием выделенной ДНК. Обычно два подхода к метилированию ДНК - это либо чувствительные к метилированию рестрикционные ферменты, либо обработка бисульфитом натрия. [110]Метилированные чувствительные рестрикционные ферменты работают, расщепляя специфические CpG, цитозин и гуанин, разделенные только одной фосфатной группой, сайты узнавания, когда CpG метилирован. Напротив, неметилированные цитозины превращаются в урацил, и при этом метилированные цитозины остаются метилированными. В частности, профили метилирования могут дать представление о том, когда и как биологические жидкости были оставлены на месте преступления, определить тип биологической жидкости и приблизительный возраст, пол и фенотипические характеристики преступников. [111]Исследования указывают на различные маркеры, которые можно использовать для метилирования ДНК. Решение, какой маркер использовать для анализа, является одним из первых шагов при идентификации биологических жидкостей. Как правило, маркеры выбираются путем изучения ранее проведенных исследований. Выбранные маркеры идентификации должны давать положительный результат для одного типа клеток. Одна часть хромосомы, которая является областью фокуса при метилировании ДНК, - это тканеспецифичные дифференциально метилированные области, T-DMR. Степень метилирования T-DMR варьируется в зависимости от жидкости организма. [111] Исследовательская группа разработала двойную систему маркеров. Первый маркер метилирован только в целевой жидкости, а второй - в остальных жидкостях. [94]Например, если маркер венозной крови A не метилирован, а маркер венозной крови B метилирован в жидкости, это указывает на присутствие только венозной крови. Напротив, если маркер венозной крови A метилирован, а маркер венозной крови B не метилирован в некоторой жидкости, это указывает на то, что венозная кровь находится в смеси жидкостей. Некоторые примеры маркеров метилирования ДНК: Mens1 (менструальная кровь), Spei1 (слюна) и Sperm2 (семенная жидкость).

Метилирование ДНК обеспечивает относительно хорошую чувствительность при идентификации и обнаружении жидкостей организма. В одном исследовании для получения успешных результатов требовалось всего десять нанограмм образца. [112] Метилирование ДНК обеспечивает хорошее распознавание смешанных образцов, поскольку оно включает маркеры, которые дают сигналы «включено или выключено». Метилирование ДНК не невосприимчиво к внешним условиям. Даже в условиях деградации с использованием методов метилирования ДНК маркеры достаточно стабильны, так что все еще есть заметные различия между образцами деградированного и контрольными образцами. В частности, в одном исследовании было обнаружено, что не было никаких заметных изменений в паттернах метилирования в течение длительного периода времени. [111]

Вычислительное предсказание [ править ]

Метилирование ДНК также можно обнаружить с помощью компьютерных моделей с помощью сложных алгоритмов и методов. Вычислительные модели могут облегчить глобальное профилирование метилирования ДНК по хромосомам, и часто такие модели быстрее и дешевле в исполнении, чем биологические анализы. Такие современные вычислительные модели включают Bhasin, et al. , [113] Bock, et al ., [114] и Zheng, et al . [115] [116] Вместе с биологическим анализом эти методы значительно облегчают анализ метилирования ДНК.

См. Также [ править ]

  • 5-гидроксиметилцитозин
  • 5-метилцитозин
  • 7-метилгуанозин
  • Снижение метилирования ДНК I (DDM1) , гена метилирования растений
  • Деметилирующий агент
  • Дифференциально метилированные области
  • Деметилирование ДНК
  • Перепрограммирование метилирования ДНК
  • Эпигенетика , значительную роль в которой играет метилирование ДНК
  • Эпигенетические часы - метод расчета возраста на основе метилирования ДНК
  • Эпигеном
  • Геном
  • Геномный импринтинг , наследственное подавление аллеля, основанное на метилировании ДНК
  • База данных метилирования ДНК MethBase, размещенная в браузере генома UCSC
  • База данных по метилированию ДНК MethDB
  • N 6 -метиладенозин

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Evans HH, Evans TE (10 декабря 1970 г.). «Метилирование дезоксирибонуклеиновой кислоты Physarum polycephalum в различные периоды митотического цикла» . Журнал биологической химии . 245 (23): 6440. PMID  5530731 .
  2. ^ a b Стинвик, Дж. Л., Сен-Дени, Дж., Дреш, Дж., Ларошель, Д., Дрюэлл, РА (2017). «Полное геномное бисульфитное секвенирование выявляет разреженный, но надежный образец метилирования ДНК в геноме Dictyostelium discoideum». bioRxiv 10.1101 / 166033 . (Информация найдена в аннотации)
  3. ↑ Hu CW, Chen JL, Hsu YW, Yen CC, Chao MR (январь 2015 г.). «Анализ следов метилированных и гидроксиметилированных цитозинов в ДНК с помощью изотопного разведения LC-MS / MS: первое свидетельство метилирования ДНК у Caenorhabditis elegans» . Биохимический журнал . 465 (1): 39–47. DOI : 10.1042 / bj20140844 . PMID 25299492 . 
  4. Перейти ↑ Bird A (декабрь 2001 г.). «Молекулярная биология. Разговор о метилировании гистонов и ДНК». Компас науки. Наука . 294 (5549): 2113–5. DOI : 10.1126 / science.1066726 . ЛВП : 1842/464 . PMID 11739943 . S2CID 82947750 . В результате этого процесса, известного как точечная мутация, индуцированная повтором (RIP), геном Neurospora дикого типа содержит небольшую долю метилированной ДНК, большая часть которой остается неметилированной.  
  5. ^ a b c Capuano F, Mülleder M, Kok R, Blom HJ, Ralser M (апрель 2014 г.). «Метилирование ДНК цитозина обнаружено у Drosophila melanogaster, но отсутствует у Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe и других видов дрожжей» . Аналитическая химия . 86 (8): 3697–702. DOI : 10.1021 / ac500447w . PMC 4006885 . PMID 24640988 .  
  6. ^ Ratel D, Ravanat JL, Berger F, Wion D (март 2006). «N6-метиладенин: другое метилированное основание ДНК» . BioEssays . 28 (3): 309–15. DOI : 10.1002 / bies.20342 . PMC 2754416 . PMID 16479578 .  
  7. ^ Ву ТР, Ван Т, Seetin М.Г., Лай Y, Чжу S, Лин К, Лю У, Byrum С.Д., Макинтош С.Г., Zhong М, Tackett А, Ван G, Хон Л.С., Fang G, Swenberg JA, Сяо AZ (апрель 2016). «Метилирование ДНК по N (6) -аденину в эмбриональных стволовых клетках млекопитающих» . Природа . 532 (7599): 329–33. Bibcode : 2016Natur.532..329W . DOI : 10.1038 / nature17640 . PMC 4977844 . PMID 27027282 .  
  8. ^ Анжела Бекеси и Бета Г. Вертесси "Урацил в ДНК: ошибка или сигнал?"
  9. ^ Рана А.К., Ankri S (2016). «Возрождение мира РНК: взгляд на появление метилтрансфераз РНК» . Границы генетики . 7 : 99. DOI : 10,3389 / fgene.2016.00099 . PMC 4893491 . PMID 27375676 .  
  10. ^ Dodge JE, Ramsahoye BH, Wo З.Г., Okano M, Li E (май 2002). «De novo метилирование провируса MMLV в эмбриональных стволовых клетках: CpG по сравнению с метилированием не-CpG». Джин . 289 (1–2): 41–8. DOI : 10.1016 / S0378-1119 (02) 00469-9 . PMID 12036582 . 
  11. ^ Haines TR, Rodenhiser DI, Ainsworth PJ (декабрь 2001 г.). «Аллель-специфическое метилирование не-CpG гена Nf1 во время раннего развития мышей». Биология развития . 240 (2): 585–98. DOI : 10.1006 / dbio.2001.0504 . PMID 11784085 . 
  12. ^ a b Листер Р., Пелиццола М., Доуэн Р., Хокинс Р. Д., Хон Дж., Тонти-Филиппини Дж., Нери Дж. Р., Ли Л., Йе З, Нго К. М., Эдсалл Л., Антосевич-Бурже Дж., Стюарт Р., Руотти В., Миллар А. Х., Томсон Дж., Рен Б., Эккер Дж. Р. (ноябрь 2009 г.). «Метиломы ДНК человека при базовом разрешении демонстрируют широко распространенные эпигеномные различия» . Природа . 462 (7271): 315–22. Bibcode : 2009Natur.462..315L . DOI : 10,1038 / природа08514 . PMC 2857523 . PMID 19829295 .  
  13. ^ Lister R, Mukamel EA, Nery JR, Urich M, Puddifoot CA, Johnson ND, Lucero J, Huang Y, Dwork AJ, Schultz MD, Yu M, Tonti-Filippini J, Heyn H, Hu S, Wu JC, Rao A , Эстеллер М., Хе Си, Хагиги Ф.Г., Сейновски Т.Дж., Беренс М.М., Эккер Дж.Р. (август 2013 г.). «Глобальная эпигеномная реконфигурация в процессе развития мозга млекопитающих» . Наука . 341 (6146): 1237905. DOI : 10.1126 / science.1237905 . PMC 3785061 . PMID 23828890 .  
  14. ^ а б Кулис М., Меркель А., Хит С., Кейрос А.С., Шайлер Р.П., Кастеллано Дж., Бикман Р., Райнери Е., Эстев А., Сгусток Г., Вердагер-Дот Н., Дюран-Феррер М., Руссиньол Н., Вилараса-Блази Р. , Ecker S, Pancaldi V, Rico D, Agueda L, Blanc J, Richardson D, Clarke L, Datta A, Pascual M, Agirre X, Prosper F, Alignani D, Paiva B, Caron G, Fest T, Muench MO, Fomin ME, Lee ST, Wiemels JL, Valencia A, Gut M, Flicek P, Stunnenberg HG, Siebert R, Küppers R, Gut IG, Campo E, Martín-Subero JI (июль 2015 г.). «Отпечаток всего генома метилома ДНК во время дифференцировки В-клеток человека» . Генетика природы . 47 (7): 746–56. DOI : 10.1038 / ng.3291 . PMC 5444519 . PMID  26053498 .
  15. ^ Тост J (2010). «Метилирование ДНК: введение в биологию и связанные с заболеванием изменения многообещающего биомаркера». Mol Biotechnol . 44 (1): 71–81. DOI : 10.1007 / s12033-009-9216-2 . PMID 19842073 . S2CID 20307488 .  
  16. ↑ Stadler MB, Murr R, Burger L, Ivanek R, Lienert F, Schöler A, van Nimwegen E, Wirbelauer C, Oakeley EJ, Gaidatzis D, Tiwari VK, Schübeler D (декабрь 2011 г.). «ДНК-связывающие факторы формируют метилом мыши в дистальных регуляторных областях» . Природа . 480 (7378): 490–5. DOI : 10.1038 / nature11086 . PMID 22170606 . 
  17. ^ a b c Земах А., Макдэниел И. Е., Сильва П., Зильберман Д. (май 2010 г.). «Полногеномный эволюционный анализ метилирования эукариотической ДНК». Наука (Отчет ScienceExpress). 328 (5980): 916–9. Bibcode : 2010Sci ... 328..916Z . DOI : 10.1126 / science.1186366 . PMID 20395474 . S2CID 206525166 . Здесь мы количественно оцениваем метилирование ДНК в семнадцати эукариотических геномах ....   Дополнительные цифры, по-видимому, доступны только через платный доступ science.sciencemag.org.
  18. Перейти ↑ Suzuki MM, Kerr AR, De Sousa D, Bird A (май 2007 г.). «Метилирование CpG нацелено на единицы транскрипции в геноме беспозвоночных» . Геномные исследования . 17 (5): 625–31. DOI : 10.1101 / gr.6163007 . PMC 1855171 . PMID 17420183 .  
  19. ^ a b Lander ES, Linton LM, Birren B, Nusbaum C, Zody MC, Baldwin J и др. (Февраль 2001 г.). «Первоначальное секвенирование и анализ генома человека» . Природа . 409 (6822): 860–921. Bibcode : 2001Natur.409..860L . DOI : 10.1038 / 35057062 . PMID 11237011 . 
  20. ^ Bird AP (1986-05-15). «CpG-богатые острова и функция метилирования ДНК». Природа . 321 (6067): 209–13. Bibcode : 1986Natur.321..209B . DOI : 10.1038 / 321209a0 . PMID 2423876 . S2CID 4236677 .  
  21. Перейти ↑ Gardiner-Garden M, Frommer M (июль 1987). «Острова CpG в геномах позвоночных». Журнал молекулярной биологии . 196 (2): 261–82. DOI : 10.1016 / 0022-2836 (87) 90689-9 . PMID 3656447 . 
  22. ^ Illingworth RS, Грюневальд-Schneider U, Webb S, Керр AR, Джеймс К. Д., Тернер DJ, Smith C, Харрисон DJ, Andrews R, Bird AP (сентябрь 2010). «Орфанные острова CpG идентифицируют многочисленные консервативные промоторы в геноме млекопитающих» . PLOS Genetics . 6 (9): e1001134. DOI : 10.1371 / journal.pgen.1001134 . PMC 2944787 . PMID 20885785 .  
  23. ^ Saxonov S, P Berg, Brutlag DL (январь 2006). «Полногеномный анализ динуклеотидов CpG в геноме человека позволяет выделить два различных класса промоторов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (5): 1412–7. Bibcode : 2006PNAS..103.1412S . DOI : 10.1073 / pnas.0510310103 . PMC 1345710 . PMID 16432200 .  
  24. ^ а б Фэн С., Кокус С.Дж., Чжан Х, Чен П.Й., Бостик М., Голл М.Г., Хетцель Дж., Джайн Дж., Штраус С.Х., Халперн М.Э., Укомаду С., Сэдлер К.С., Прадхан С., Пеллегрини М., Якобсен С.Е. (май 2010 г. ). «Сохранение и дивергенция паттернов метилирования у растений и животных» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (19): 8689–94. DOI : 10.1073 / pnas.1002720107 . PMC 2889301 . PMID 20395551 .  
  25. ^ Mohn F, Weber M, Rebhan M, Roloff TC, Рихтер J, Stadler MB, Bibel M, Schübeler D (июнь 2008). «Клон-специфичные мишени polycomb и метилирование ДНК de novo определяют ограничение и потенциал нейрональных предшественников». Молекулярная клетка . 30 (6): 755–66. DOI : 10.1016 / j.molcel.2008.05.007 . PMID 18514006 . 
  26. ↑ Weber M, Hellmann I, Stadler MB, Ramos L, Pääbo S, Rebhan M, Schübeler D (апрель 2007 г.). «Распространение, заглушающий потенциал и эволюционное влияние метилирования промоторной ДНК в геноме человека». Генетика природы . 39 (4): 457–66. DOI : 10.1038 / ng1990 . PMID 17334365 . S2CID 22446734 .  
  27. ^ Schübeler D (январь 2015). «Функция и информативность метилирования ДНК». Природа . 517 (7534): 321–6. Bibcode : 2015Natur.517..321S . DOI : 10,1038 / природа14192 . PMID 25592537 . S2CID 4403755 .  
  28. ^ Чой М.К., Movassagh M, Гох HG, Bennett MR, вниз TA, Foo RS (сентябрь 2010). «Консенсусные консенсусные связывающие мотивы фактора транскрипции в масштабе всего генома являются гиперметилированными» . BMC Genomics . 11 (1): 519. DOI : 10.1186 / 1471-2164-11-519 . PMC 2997012 . PMID 20875111 .  
  29. ^ Dahlet Т, Argüeso Лерида А, Аль Адхами Н, Дюма М, Бендеры, Ngondo Р. П. и др. (Июнь 2020 г.). «Полногеномный анализ эмбриона мыши показывает важность метилирования ДНК для целостности транскрипции» . Nature Communications . 11 (1): 3153. DOI : 10.1038 / s41467-020-16919-ш . PMC 7305168 . PMID 32561758 .  
  30. ^ Huff JT, Зильберман D (март 2014). «Dnmt1-независимое метилирование CG способствует позиционированию нуклеосом у различных эукариот» . Cell . 156 (6): 1286–1297. DOI : 10.1016 / j.cell.2014.01.029 . PMC 3969382 . PMID 24630728 .  
  31. ↑ Yoder JA, Walsh CP, Bestor TH (август 1997). «Метилирование цитозина и экология внутригеномных паразитов». Тенденции в генетике . 13 (8): 335–40. DOI : 10.1016 / s0168-9525 (97) 01181-5 . PMID 9260521 . 
  32. ^ Чжоу, Wanding; Лян, Ганнин; Моллой, Питер Л .; Джонс, Питер А. (11 августа 2020 г.). «Метилирование ДНК делает возможным расширение генома, управляемое мобильными элементами» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 117 (32): 19359–19366. DOI : 10.1073 / pnas.1921719117 . ISSN 1091-6490 . PMC 7431005 . PMID 32719115 .   
  33. ^ Лев Маор G, Yearim A, Ast G (май 2015). «Альтернативная роль метилирования ДНК в регуляции сплайсинга». Тенденции в генетике . 31 (5): 274–80. DOI : 10.1016 / j.tig.2015.03.002 . PMID 25837375 . 
  34. ^ Maunakea А.К., Нагараджан Р.П., Биленький М, Баллинджер TJ, Д'Суз С, Fouse С. Д., Джонсон ВЕ, Хонг С, С Нильсно, Чжао У, Turecki G, Делэните А, Varhol R, Тиссен Н, Щорс К, Хейн В.М. , Rowitch DH, Xing X, Fiore C, Schillebeeckx M, Jones SJ, Haussler D, Marra MA, Hirst M, Wang T, Costello JF (июль 2010 г.). «Консервативная роль метилирования внутригенной ДНК в регуляции альтернативных промоторов» . Природа . 466 (7303): 253–7. Bibcode : 2010Natur.466..253M . DOI : 10,1038 / природа09165 . PMC 3998662 . PMID 20613842 .  
  35. ^ Carrozza МДж, Ли В, Florens л, Суганума Т, Свенсон С. К., Ли К. К., Шайа WJ, Андерсон S, Йейтс Дж, Вашбурн М.П., Уоркмэн ДЛ (ноябрь 2005 г.). «Метилирование гистона H3 с помощью Set2 направляет деацетилирование кодирующих областей с помощью Rpd3S для подавления ложной внутригенной транскрипции». Cell . 123 (4): 581–92. DOI : 10.1016 / j.cell.2005.10.023 . PMID 16286007 . S2CID 9328002 .  
  36. Перейти ↑ Cedar H, Bergman Y (июль 2012 г.). «Программирование паттернов метилирования ДНК» . Ежегодный обзор биохимии . 81 : 97–117. DOI : 10.1146 / annurev-biochem-052610-091920 . PMID 22404632 .  - через Annual Reviews (требуется подписка)
  37. ↑ Beard C, Li E, Jaenisch R (октябрь 1995 г.). «Потеря метилирования активирует Xist в соматических, но не в эмбриональных клетках» . Гены и развитие . 9 (19): 2325–34. DOI : 10,1101 / gad.9.19.2325 . PMID 7557385 . 
  38. ↑ Li E, Beard C, Jaenisch R (ноябрь 1993 г.). «Роль метилирования ДНК в геномном импринтинге». Природа . 366 (6453): 362–5. Bibcode : 1993Natur.366..362L . DOI : 10.1038 / 366362a0 . PMID 8247133 . S2CID 4311091 .  
  39. ^ Borgel Дж, Гвиберт S, Li Y, Chiba Н, Schübeler D, Sasaki Н, Форне Т, М Вебер (декабрь 2010 г.). «Цели и динамика метилирования промоторной ДНК на раннем этапе развития мышей». Генетика природы . 42 (12): 1093–100. DOI : 10.1038 / ng.708 . PMID 21057502 . S2CID 205357042 .  
  40. ^ Seisenberger S, Торф JR, Hore TA, Сантос F, декан W, W Рейк (январь 2013). «Репрограммирование метилирования ДНК в жизненном цикле млекопитающих: создание и преодоление эпигенетических барьеров» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки . 368 (1609): 20110330. DOI : 10.1098 / rstb.2011.0330 . PMC 3539359 . PMID 23166394 .  
  41. ↑ Wang YP, Lei QY (май 2018 г.). «Метаболическое перекодирование эпигенетики при раке» . Раковые коммуникации . 38 (1): 25. DOI : 10,1186 / s40880-018-0302-3 . PMC 5993135 . PMID 29784032 .  
  42. ^ Daura-Oller E, Кабре M, Montero М.А., Paternain JL, Ромеу A (апрель 2009). «Гипометилирование специфических генов и рак: новые взгляды на тенденции в области кодирования» . Биоинформация . 3 (8): 340–3. DOI : 10.6026 / 97320630003340 . PMC 2720671 . PMID 19707296 .  
  43. ^ Крейг, JM; Вонг, Северная Каролина (редактор) (2011). Эпигенетика: Справочное руководство . Caister Academic Press . ISBN 978-1-904455-88-2.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
  44. ^ a b c Gonzalo S (август 2010). «Эпигенетические изменения при старении» . Журнал прикладной физиологии . 109 (2): 586–97. DOI : 10.1152 / japplphysiol.00238.2010 . PMC 2928596 . PMID 20448029 .  
  45. ^ Lund G, Andersson L, Lauria M, Lindholm M, Fraga MF, Villar-Garea A, Ballestar E, Esteller M, Zaina S (июль 2004 г.). «Полиморфизм метилирования ДНК предшествует любому гистологическому признаку атеросклероза у мышей, лишенных аполипопротеина Е» . Журнал биологической химии . 279 (28): 29147–54. DOI : 10,1074 / jbc.m403618200 . PMID 15131116 . 
  46. ↑ Castro R, Rivera I, Struys EA, Jansen EE, Ravasco P, Camilo ME, Blom HJ, Jakobs C, Tavares de Almeida I (август 2003 г.). «Повышенные концентрации гомоцистеина и S-аденозилгомоцистеина и гипометилирование ДНК при сосудистых заболеваниях» . Клиническая химия . 49 (8): 1292–6. DOI : 10.1373 / 49.8.1292 . PMID 12881445 . 
  47. ^ Хуан Ю.С., Zhi YF, Wang SR (октябрь 2009). «Гиперметилирование гена рецептора эстрогена-альфа у больных атероматозом и его корреляция с гомоцистеином». Патофизиология . 16 (4): 259–65. DOI : 10.1016 / j.pathophys.2009.02.010 . PMID 19285843 . 
  48. ↑ Dong C, Yoon W, Goldschmidt-Clermont PJ (август 2002 г.). «Метилирование ДНК и атеросклероз» . Журнал питания . 132 (8 доп.): 2406S – 2409S. DOI : 10.1093 / JN / 132.8.2406S . PMID 12163701 . 
  49. ^ Ин AK, Hassanain HH, Руса CM, Smiraglia DJ, Исса JJ, Михлер RE, Caligiuri M, Plass C, Гольдшмидт-Клермон PJ (апрель 2000). «Метилирование промотора гена рецептора эстрогена-альфа избирательно увеличивается в пролиферирующих клетках гладких мышц аорты человека» . Сердечно-сосудистые исследования . 46 (1): 172–9. DOI : 10.1016 / s0008-6363 (00) 00004-3 . PMID 10727665 . 
  50. ↑ Zhu S, Goldschmidt-Clermont PJ, Dong C (август 2005 г.). «Инактивация транспортера монокарбоксилата MCT3 путем метилирования ДНК при атеросклерозе» . Тираж . 112 (9): 1353–61. DOI : 10.1161 / cycleaha.104.519025 . PMID 16116050 . 
  51. Перейти ↑ Horvath S (2013). «Возраст метилирования ДНК человеческих тканей и типов клеток» . Геномная биология . 14 (10): R115. DOI : 10.1186 / GB-2013-14-10-R115 . PMC 4015143 . PMID 24138928 .  
  52. ↑ Wong CC, Caspi A, Williams B, Craig I.W, Houts R, Ambler A, Moffitt TE, Mill J (август 2010). «Продольное исследование эпигенетической изменчивости близнецов» . Эпигенетика . 5 (6): 516–26. DOI : 10.4161 / epi.5.6.12226 . PMC 3322496 . PMID 20505345 .  
  53. ^ Хейн, Хольгер; Оболочка; Феррейра, Умберто Дж .; Моран, Себастьян; Пизано, Дэвид Дж .; Гомес, Антонио; Диез, Хавьер; Sanchez-Mut, Jose V .; Сетиен, Фернандо; Кармона, Ф. Хавьер; Пука, Аннибале А. (26.06.2012). «Отличительные метиломы ДНК новорожденных и долгожителей» . Труды Национальной академии наук . 109 (26): 10522–10527. DOI : 10.1073 / pnas.1120658109 . ISSN 0027-8424 . PMID 22689993 .  
  54. ^ Heyn H, Li N, Ferreira HJ, Moran S, Pisano DG, Gomez A, Diez J, Sanchez-Mut JV, Setien F, Carmona FJ, Puca AA, Sayols S, Pujana MA, Serra-Musach J, Иглесиас-Платас I, Formiga F, Fernandez AF, Fraga MF, Heath SC, Valencia A, Gut IG, Wang J, Esteller M (июнь 2012 г.). «Отличительные метиломы ДНК новорожденных и долгожителей» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (26): 10522–7. Bibcode : 2012PNAS..10910522H . DOI : 10.1073 / pnas.1120658109 . PMC 3387108 . PMID 22689993 .  
  55. ^ a b Баррес Р., Ян Дж., Иган Б., Трибак Дж. Т., Расмуссен М., Фриц Т., Кайдал К., Крук А., О'Горман Д. Д., Зиерат Дж. Р. (март 2012 г.). «Острые упражнения ремоделируют метилирование промотора в скелетных мышцах человека» . Клеточный метаболизм . 15 (3): 405–11. DOI : 10.1016 / j.cmet.2012.01.001 . PMID 22405075 . 
  56. ^ Ронн Т, Волков Р, Davegårdh С, Т Dayeh, зал Е, Олссон АГ, Nilsson Е, Tornberg А, Деккер Nitert М, К. Ф. Эриксон, Джонс HA, Groop л, Лин С (июнь 2013 г. ). «Шестимесячное упражнение влияет на структуру метилирования ДНК в жировой ткани человека» . PLOS Genetics . 9 (6): e1003572. DOI : 10.1371 / journal.pgen.1003572 . PMC 3694844 . PMID 23825961 .  
  57. ↑ Zhang FF, Cardarelli R, Carroll J, Zhang S, Fulda KG, Gonzalez K, Vishwanatha JK, Morabia A, Santella RM (март 2011 г.). «Физическая активность и глобальное метилирование геномной ДНК в популяции, свободной от рака» . Эпигенетика . 6 (3): 293–9. DOI : 10.4161 / epi.6.3.14378 . PMC 3092677 . PMID 21178401 .  
  58. ^ a b Sweatt JD (май 2016 г.). «Динамическое метилирование ДНК контролирует перемещение рецептора глутамата и синаптическое масштабирование» . J. Neurochem . 137 (3): 312–30. DOI : 10.1111 / jnc.13564 . PMC 4836967 . PMID 26849493 .  
  59. ^ Kim S, Kaang BK (январь 2017). «Эпигенетическая регуляция и ремоделирование хроматина в обучении и памяти» . Exp. Мол. Med . 49 (1): e281. DOI : 10.1038 / emm.2016.140 . PMC 5291841 . PMID 28082740 .  
  60. ^ Schafe GE, Nadel NV, Салливан GM, Харрис A, LeDoux JE (1999). «Консолидация памяти для контекстуального и слухового кондиционирования страха зависит от синтеза белка, PKA и MAP-киназы» . Учиться. Mem . 6 (2): 97–110. PMC 311283 . PMID 10327235 .  
  61. ^ a b c Гальдер Р., Хеннион М., Видал Р. О., Шомрони О., Рахман РУ, Раджпут А., Сентено Т. П., ван Беббер Ф., Кейпче V, Гарсия Вискайно Дж. К., Шуэц А. Л., Буркхард С., Бенито Е., Наварро Сала М., Явань. С.Б., Хаасс С., Шмид Б., Фишер А., Бонн С. (январь 2016 г.). «Изменения в метилировании ДНК в генах пластичности сопровождают формирование и поддержание памяти» . Nat. Neurosci . 19 (1): 102–10. DOI : 10.1038 / nn.4194 . PMC 4700510 . PMID 26656643 .  
  62. ^ a b Герцог CG, Кеннеди AJ, Гэвин CF, Day JJ, Sweatt JD (июль 2017 г.). «Зависящая от опыта эпигеномная реорганизация в гиппокампе» . Учиться. Mem . 24 (7): 278–288. DOI : 10,1101 / lm.045112.117 . PMC 5473107 . PMID 28620075 .  
  63. ^ Доктор философии, Алексей Грачев. «Обзор по метилированию ДНК» . www.methods.info .
  64. ^ Barau Дж, Teissandier А, Самудио Н, Рой S, Nalesso В, Эро У, Р Гийу, Bourc'his D (ноябрь 2016). «ДНК-метилтрансфераза DNMT3C защищает мужские половые клетки от транспозонной активности». Наука . 354 (6314): 909–912. Bibcode : 2016Sci ... 354..909B . DOI : 10.1126 / science.aah5143 . PMID 27856912 . S2CID 30907442 .  
  65. ^ Джайнская D, Мейдан С, Ланге Дж, Claeys Bouuaert С, Lailler Н, Мейсон CE, Андерсон К., Кини S (август 2017 г.). «rahu является мутантным аллелем Dnmt3c, кодирующим гомолог ДНК-метилтрансферазы, необходимый для репрессии мейоза и транспозонов в зародышевой линии самцов мышей» . PLOS Genetics . 13 (8): e1006964. DOI : 10.1371 / journal.pgen.1006964 . PMC 5607212 . PMID 28854222 .  
  66. ^ Goll MG, Kirpekar F, Maggert KA, Иодер JA, Се CL, Zhang X, Golic KG, Jacobsen SE, Bestor TH (январь 2006). «Метилирование тРНКАсп гомологом ДНК-метилтрансферазы Dnmt2». Наука . 311 (5759): 395–8. Bibcode : 2006Sci ... 311..395G . DOI : 10.1126 / science.1120976 . PMID 16424344 . S2CID 39089541 .  
  67. ↑ Cao X, Jacobsen SE (декабрь 2002 г.). «Локус-специфический контроль асимметричного и CpNpG метилирования генами метилтрансферазы DRM и CMT3» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 Suppl 4 (Suppl 4): 16491–8. Bibcode : 2002PNAS ... 9916491C . DOI : 10.1073 / pnas.162371599 . PMC 139913 . PMID 12151602 .  
  68. ^ a b Aufsatz W, Mette MF, van der Winden J, Matzke AJ, Matzke M (декабрь 2002 г.). «РНК-направленное метилирование ДНК в Arabidopsis» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 Дополнение 4 (90004): 16499–506. Bibcode : 2002PNAS ... 9916499A . DOI : 10.1073 / pnas.162371499 . PMC 139914 . PMID 12169664 .  
  69. ^ Bewick AJ, Vogel KJ, Мур AJ, Schmitz RJ (март 2017). «Эволюция метилирования ДНК у насекомых» . Молекулярная биология и эволюция . 34 (3): 654–665. DOI : 10.1093 / molbev / msw264 . PMC 5400375 . PMID 28025279 .  
  70. ^ Ван Y, Jorda M, Jones PL, Maleszka R, Ling X, Робертсон HM, Миссэн CA, Peinado MA, Робинсон GE (октябрь 2006). «Функциональная система метилирования CpG у социального насекомого». Наука . 314 (5799): 645–7. Bibcode : 2006Sci ... 314..645W . DOI : 10.1126 / science.1135213 . PMID 17068262 . S2CID 31709665 .  
  71. ^ Ин и Li-Byarlay (2015). Физиологические и молекулярные механизмы питания медоносных пчел . Успехи физиологии насекомых. 49 . С. 25–58. DOI : 10.1016 / bs.aiip.2015.06.002 . ISBN 9780128025864.
  72. ^ Li-Byarlay H, Li Y, Страуд H, S Feng, Newman TC, Канэда M, Hou KK, Уорли KC, Elsik CG, Wickline SA, Jacobsen SE, Ма J, Робинсон GE (июль 2013). «Нокдаун РНК-интерференции ДНК-метилтрансферазы 3 влияет на альтернативный сплайсинг генов у медоносной пчелы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (31): 12750–5. Bibcode : 2013PNAS..11012750L . DOI : 10.1073 / pnas.1310735110 . PMC 3732956 . PMID 23852726 .  
  73. ^ Смит SS, Томас Калифорния (май 1981). «Двумерный рестрикционный анализ ДНК дрозофилы: самцов и самок». Джин . 13 (4): 395–408. DOI : 10.1016 / 0378-1119 (81) 90019-6 . PMID 6266924 . 
  74. ^ Łyko F, Ramsahoye BH, Йениш R (ноябрь 2000). «Метилирование ДНК у Drosophila melanogaster». Природа . 408 (6812): 538–40. DOI : 10.1038 / 35046205 . PMID 11117732 . S2CID 4427540 .  
  75. ^ Такаяма S, Dhahbi Дж, Робертс А, Мао G, Хео SJ, Пэчтер л , Мартин Д., Boffelli D (май 2014 г.). «Метилирование генома у D. melanogaster обнаруживается по определенным коротким мотивам и не зависит от активности DNMT2» . Геномные исследования . 24 (5): 821–30. DOI : 10.1101 / gr.162412.113 . PMC 4009611 . PMID 24558263 .  
  76. ↑ Zhang G, Huang H, Liu D, Cheng Y, Liu X, Zhang W, Yin R, Zhang D, Zhang P, Liu J, Li C, Liu B, Luo Y, Zhu Y, Zhang N, He S, He C, Ван Х, Чен Д. (май 2015 г.). «Модификация ДНК N6-метиладенина у дрозофилы» . Cell . 161 (4): 893–906. DOI : 10.1016 / j.cell.2015.04.018 . PMID 25936838 . 
  77. ^ Антекер Ж, Tamame М, Вильянуэва JR, Сантос Т (июль 1984). «Метилирование ДНК в грибах». Журнал биологической химии . 259 (13): 8033–6. PMID 6330093 . 
  78. Перейти ↑ Binz T, D'Mello N, Horgen PA (1998). «Сравнение уровней метилирования ДНК в выбранных изолятах высших грибов». Mycologia . 90 (5): 785–790. DOI : 10.2307 / 3761319 . JSTOR 3761319 . 
  79. ↑ Лю С.Ю., Линь JQ, Ву Х.Л., Ван СС, Хуан С.Дж., Ло Ю.Ф., Сунь Дж.Х., Чжоу Дж.X, Ян С.Дж., Хе Дж.Г., Ван Дж., Хе З.М. (2012). «Бисульфитное секвенирование показывает, что Aspergillus flavus имеет пробел в метилировании ДНК» . PLOS ONE . 7 (1): e30349. Bibcode : 2012PLoSO ... 730349L . DOI : 10.1371 / journal.pone.0030349 . PMC 3262820 . PMID 22276181 .  
  80. ^ Селкер ЕС, Tountas Н.А., Cross SH, Марголин Б. Мерфи JG, Bird AP, Фрайтег M (апрель 2003). «Метилированный компонент генома Neurospora crassa». Природа . 422 (6934): 893–7. Bibcode : 2003Natur.422..893S . DOI : 10,1038 / природа01564 . hdl : 1842/694 . PMID 12712205 . S2CID 4380222 .  
  81. Перейти ↑ Smith SS, Ratner DI (июль 1991). «Недостаток 5-метилцитозина в ДНК Dictyostelium discoideum» . Биохимический журнал . 277 (1): 273–5. DOI : 10.1042 / bj2770273 . PMC 1151219 . PMID 1713034 .  
  82. ^ Рейли JG, Браун R, Томас CA (июль 1980). «Метилирование в ДНК Physarum». Письма FEBS . 116 (2): 181–4. DOI : 10.1016 / 0014-5793 (80) 80638-7 . PMID 6250882 . 
  83. ^ Oliveira PH, Ribis JW, Garrett EM, Trzilova D, Kim A, Sekulovic O, et al. (Январь 2020 г.). «Эпигеномная характеристика Clostridioides difficile обнаруживает консервативную ДНК-метилтрансферазу, которая опосредует споруляцию и патогенез» . Природная микробиология . 5 (1): 166–180. DOI : 10.1038 / s41564-019-0613-4 . PMC 6925328 . PMID 31768029 .  
  84. ^ Palmer BR, Мэринус MG (май 1994). "Штаммы dam и dcm кишечной палочки - обзор". Джин . 143 (1): 1–12. DOI : 10.1016 / 0378-1119 (94) 90597-5 . PMID 8200522 . 
  85. ^ "Изготовление неметилированной (dam- / dcm-) ДНК" . Архивировано из оригинала на 2011-01-06.
  86. ↑ Рана АК (январь 2018). «Расследование преступлений с помощью анализа метилирования ДНК: методы и применение в криминалистике» . Египетский журнал судебной медицины . 8 (7). DOI : 10,1186 / s41935-018-0042-1 .
  87. ^ Эрнандес HG, Ца MY, Pang SC, Arboleda H, Фореро DA (октябрь 2013 г. ). «Оптимизация методик анализа метилирования ДНК на основе ПЦР» . Биотехнологии . 55 (4): 181–97. DOI : 10.2144 / 000114087 . PMID 24107250 . 
  88. ^ Дерево RJ, Мэйнард-Смит MD, Robinson VL, Ойстон PC, Titball RW, Roach PL (август 2007). Фугманн С (ред.). «Кинетический анализ активности аденинметилтрансферазы ДНК Yersinia pestis с использованием полуметилированного молекулярного разрыва легкого олигонуклеотида» . PLOS ONE . 2 (8): e801. Bibcode : 2007PLoSO ... 2..801W . DOI : 10.1371 / journal.pone.0000801 . PMC 1949145 . PMID 17726531 .  
  89. Перейти ↑ Li J, Yan H, Wang K, Tan W, Zhou X (февраль 2007 г.). «Шпилька флуоресцентный ДНК-зонд для мониторинга метилирования ДНК в реальном времени». Аналитическая химия . 79 (3): 1050–6. DOI : 10.1021 / ac061694i . PMID 17263334 . 
  90. ^ Wojdacz Т.К., Dobrovic A (2007). «Чувствительное к метилированию плавление с высоким разрешением (MS-HRM): новый подход к чувствительной и высокопроизводительной оценке метилирования» . Исследования нуклеиновых кислот . 35 (6): e41. DOI : 10.1093 / NAR / gkm013 . PMC 1874596 . PMID 17289753 .  
  91. ^ Malentacchi F, Forni G, Vinci S, Orlando C (июль 2009 г.). «Количественная оценка метилирования ДНК путем оптимизации протокола дифференциального анализа расплава с высоким разрешением» . Исследования нуклеиновых кислот . 37 (12): e86. DOI : 10.1093 / NAR / gkp383 . PMC 2709587 . PMID 19454604 .  
  92. ^ Гохман Д, Е Лави, прюферово К, Фрага М.Ф., Riancho JA, Келсо J, S Пддбо, Мешорер Е, Carmel л (май 2014 г.). «Реконструкция карт метилирования ДНК неандертальцев и денисовцев». Наука . 344 (6183): 523–7. Bibcode : 2014Sci ... 344..523G . DOI : 10.1126 / science.1250368 . PMID 24786081 . S2CID 28665590 .  
  93. ^ Gokhman D, Mishol N, de Manuel M, de Juan D, Shuqrun J, Meshorer E, et al. (Сентябрь 2019 г.). «Реконструкция денисовской анатомии с использованием карт метилирования ДНК» . Cell . 179 (1): 180–192.e10. DOI : 10.1016 / j.cell.2019.08.035 . PMID 31539495 . S2CID 202676502 .  
  94. ^ a b Forat S, Huettel B, Reinhardt R, Fimmers R, Haidl G, Denschlag D, Olek K (01.02.2016). «Маркеры метилирования для идентификации жидкостей и тканей тела на основе следов судебно-медицинской экспертизы» . PLOS ONE . 11 (2): e0147973. Bibcode : 2016PLoSO..1147973F . DOI : 10.1371 / journal.pone.0147973 . PMC 4734623 . PMID 26829227 .  
  95. ^ «Анализ метилирования Infinium | Опрос одиночных сайтов CpG» . www.illumina.com . Проверено 10 января 2020 .
  96. ^ "Infinium MethylationEPIC Kit | Массив профилирования метилирования для EWAS" . www.illumina.com . Проверено 10 января 2020 .
  97. ^ Rakyan В.К., вниз Т.А., Торн Н.П., Flicek Р, Кулеш Е, Gräf S, Tomazou Е.М., Bäckdahl л, Джонсон Н, Герберт М, Хау KL, Джексон Д. К., Miretti М.М., Fiegler Н, Marioni JC, Birney Е, Хаббард Т.Дж., Картер Н.П., Таваре С., Бек С. (сентябрь 2008 г.). «Интегрированный ресурс для полногеномной идентификации и анализа человеческих тканеспецифичных дифференциально метилированных областей (tDMR)» . Геномные исследования . 18 (9): 1518–29. DOI : 10.1101 / gr.077479.108 . PMC 2527707 . PMID 18577705 .  
  98. Перейти ↑ Lee HY, Park MJ, Choi A, An JH, Yang WI, Shin KJ (январь 2012). «Возможное судебно-медицинское применение профилирования метилирования ДНК для идентификации биологических жидкостей». Международный журнал судебной медицины . 126 (1): 55–62. DOI : 10.1007 / s00414-011-0569-2 . PMID 21626087 . S2CID 22243051 .  
  99. ^ Ирисарри Р.А., Лэдд-Акоста С, Вэнь В, Ву Z, Монтано С, Ониянго Р, Цуй Н, Габо К, Rongione М, Webster М, Джи Н, Поташ Дж, Sabunciyan S, Феинберг А.П. (февраль 2009 г.). «Метилом рака толстой кишки человека демонстрирует сходное гипо- и гиперметилирование на консервативных тканеспецифичных берегах острова CpG» . Генетика природы . 41 (2): 178–186. DOI : 10.1038 / ng.298 . PMC 2729128 . PMID 19151715 .  
  100. ^ Реки Вт, декан Вт, Вальтер J (август 2001 г.). «Эпигенетическое репрограммирование в развитии млекопитающих». Наука . 293 (5532): 1089–93. DOI : 10.1126 / science.1063443 . PMID 11498579 . S2CID 17089710 .  
  101. ^ Meissner A, Mikkelsen TS, Gu H, Wernig M, Hanna J, Sivachenko A, Zhang X, Bernstein BE, Nusbaum C, Jaffe DB, Gnirke A, Jaenisch R, Lander ES (август 2008). «Карты метилирования ДНК в масштабе генома плюрипотентных и дифференцированных клеток» . Природа . 454 (7205): 766–70. Bibcode : 2008Natur.454..766M . DOI : 10,1038 / природа07107 . PMC 2896277 . PMID 18600261 .  
  102. ↑ Doi A, Park IH, Wen B, Murakami P, Aryee MJ, Irizarry R, ​​Herb B, Ladd-Acosta C, Rho J, Loewer S, Miller J, Schlaeger T, Daley GQ, Feinberg AP (декабрь 2009 г.). «Дифференциальное метилирование берегов CpG-островков, специфичных для тканей и рака, отличает индуцированные человеком плюрипотентные стволовые клетки, эмбриональные стволовые клетки и фибробласты» . Генетика природы . 41 (12): 1350–3. DOI : 10.1038 / ng.471 . PMC 2958040 . PMID 19881528 .  
  103. ^ Бьорнссон HT, Sigurdsson MI, Fallin MD, Irizarry RA, Aspelund T, Цуй Н, Ю W, Rongione MA, Экстрем TJ Харрис TB, Лаунер LJ, Eiriksdottir G, Leppert MF, Sapienza C, Гуднасон V, Фейнберг AP (июнь 2008 г.). «Внутрииндивидуальное изменение метилирования ДНК с течением времени с семейной кластеризацией» . JAMA . 299 (24): 2877–83. DOI : 10,1001 / jama.299.24.2877 . PMC 2581898 . PMID 18577732 .  
  104. ^ Бок C, Уолтер Дж, Полсен М, Ленгауэр Т (июнь 2008). «Межиндивидуальные вариации метилирования ДНК и его значение для крупномасштабного картирования эпигенома» . Исследования нуклеиновых кислот . 36 (10): e55. DOI : 10.1093 / NAR / gkn122 . PMC 2425484 . PMID 18413340 .  
  105. ^ "QDMR: количественный метод идентификации дифференциально метилированных областей по энтропии" . bioinfo.hrbmu.edu.cn . Архивировано из оригинала на 2015-10-23 . Проверено 9 марта 2013 .
  106. ↑ Zhang Y, Liu H, Lv J, Xiao X, Zhu J, Liu X, Su J, Li X, Wu Q, Wang F, Cui Y (май 2011). «QDMR: количественный метод идентификации дифференциально метилированных областей по энтропии» . Исследования нуклеиновых кислот . 39 (9): e58. DOI : 10.1093 / NAR / gkr053 . PMC 3089487 . PMID 21306990 .  
  107. ^ Geeleher P, Хартнетт L, Egan LJ, Golden A, Раджа Али RA, Seoighe C (август 2013). «Анализ генома сильно искажен, когда применяется к данным метилирования всего генома» . Биоинформатика . 29 (15): 1851–7. DOI : 10.1093 / биоинформатики / btt311 . PMID 23732277 . 
  108. ↑ Лю Х, Лю Х, Чжан С., Ур Дж, Ли С, Шан С., Цзя С, Вэй Ю, Ван Ф, Су Дж, Ву Кь, Чжан У (январь 2016). «Систематическая идентификация и аннотирование меток метилирования человека на основе бисульфитных метиломов, позволяющих выявить различные роли гипометилирования, специфичного для типа клеток, в регуляции генов идентичности клеток» . Исследования нуклеиновых кислот . 44 (1): 75–94. DOI : 10.1093 / NAR / gkv1332 . PMC 4705665 . PMID 26635396 .  
  109. ^ Лю Х (2016). "SMART 2: Комплексный инструмент анализа данных бисульфитного секвенирования" . fame.edbc.org .
  110. ^ Sijen T (сентябрь 2015 г.). «Молекулярные подходы для судебно-медицинской идентификации типов клеток: мРНК, миРНК, метилирование ДНК и микробные маркеры». Международная криминалистическая экспертиза. Генетика . 18 : 21–32. DOI : 10.1016 / j.fsigen.2014.11.015 . PMID 25488609 . 
  111. ^ a b c Kader F, Ghai M (апрель 2015 г.). «Метилирование ДНК и применение в судебной медицине». Международная криминалистическая экспертиза . 249 : 255–65. DOI : 10.1016 / j.forsciint.2015.01.037 . PMID 25732744 . 
  112. ^ Silva DS, Antunes Дж, Balamurugan К, Дункан G, Алхо CS, МакКорд В (июль 2016). «Исследования валидации развития эпигенетических маркеров метилирования ДНК для обнаружения образцов крови, спермы и слюны». Международная криминалистическая экспертиза. Генетика . 23 : 55–63. DOI : 10.1016 / j.fsigen.2016.01.017 . PMID 27010659 . 
  113. ^ Bhasin М, Чжан H, Reinherz EL, Reche PA (август 2005). «Прогнозирование метилированных CpG в последовательностях ДНК с использованием машины опорных векторов» (PDF) . Письма FEBS . 579 (20): 4302–8. DOI : 10.1016 / j.febslet.2005.07.002 . PMID 16051225 .  
  114. ^ Бок С, М Полсен, Tierling S, Mikeska Т, Т Lengauer, Вальтер J (март 2006 г.). «Метилирование CpG-островка в лимфоцитах человека сильно коррелирует с последовательностью ДНК, повторами и предсказанной структурой ДНК» . PLOS Genetics . 2 (3): e26. DOI : 10.1371 / journal.pgen.0020026 . PMC 1386721 . PMID 16520826 .  
  115. ↑ Zheng H, Jiang SW, Wu H (2011). «Повышение предсказательной силы модели прогнозирования метилирования геномной ДНК человека». Международная конференция по биоинформатике и компьютерной биологии (BIOCOMP'11) .
  116. Перейти ↑ Zheng H, Jiang SW, Li J, Wu H (2013). «CpGIMethPred: вычислительная модель для прогнозирования статуса метилирования CpG-островков в геноме человека» . BMC Medical Genomics . 6 Приложение 1: S13. DOI : 10.1186 / 1755-8794-6-S1-S13 . PMC 3552668 . PMID 23369266 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Law JA, Jacobsen SE (март 2010 г.). «Установление, поддержание и изменение паттернов метилирования ДНК у растений и животных» . Природа Обзоры Генетики . 11 (3): 204–20. DOI : 10.1038 / nrg2719 . PMC  3034103 . PMID  20142834 .
  • Штраусман Р., Нейман Д., Робертс Д., Стейнфельд И., Блюм Б., Бенвенисти Н., Саймон И., Яхини З., Кедр Н. (май 2009 г.). «Развитие программирования профилей метилирования CpG-островков в геноме человека». Структурная и молекулярная биология природы . 16 (5): 564–71. DOI : 10.1038 / nsmb.1594 . PMID  19377480 . S2CID  8804930 .
  • Патра СК (апрель 2008 г.). «Ras-регуляция ДНК-метилирования и рака». Экспериментальные исследования клеток . 314 (6): 1193–201. DOI : 10.1016 / j.yexcr.2008.01.012 . PMID  18282569 .
  • Патра СК, Патра А., Рицци Ф., Гош Т.С., Беттуцци С. (июнь 2008 г.). «Деметилирование (цитозин-5-C-метил) ДНК и регуляция транскрипции в эпигенетических путях развития рака». Обзоры метастазов рака . 27 (2): 315–34. DOI : 10.1007 / s10555-008-9118-у . PMID  18246412 . S2CID  22435914 .

Внешние ссылки [ править ]

  • ДНК + метилирование в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
  • ENCODE thread explorer Описание некодирующих РНК. Природа (журнал)
  • PCMdb База данных метилирования рака поджелудочной железы.
  • Нагпал Г., Шарма М., Кумар С., Чаудхари К., Гупта С., Гаутам А., Рагхава Г. П. (февраль 2014 г.). «PCMdb: база данных метилирования рака поджелудочной железы» . Научные отчеты . 4 : 4197. Bibcode : 2014NatSR ... 4E4197N . DOI : 10.1038 / srep04197 . PMC  3935225 . PMID  24569397 .
  • Инструмент SMART для анализа специфического метилирования и создания отчетов
  • Атлас метилирования человека
  • DiseaseMeth База данных метилирования болезней человека
  • Атлас EWAS База знаний исследований ассоциаций на уровне всего эпигенома