Эпигенетика. Биология, 11 сынып, дидактикалық материал.

ДНҚ метилизациясының механизмі

ДНҚ метилизациясының мақсаты CpG тізбегі. Геномда CpG динуклеотидтерінің бөлінуінің екі түрі бар: 80% -ке жуығы CpG аралдары деп аталатын жалғыз динуклеотидтер және CpG байыту аймақтарындағы шашыраңқы CpG.

Жалғыз CPG көбінесе интергеногендіктерде, ал транскрипцияланған тізбекте азырақ кездеседі. CpG аралдары құрылымдық гендердің жанында орналасқан, көбінесе промоутерлерге тән реттілік тізбегі бар 5'-аймақтарда. CpG аралдары 60% гендердің промоутерлік аймақтарында бар. Сирек жағдайларды қоспағанда (басылған гендер), қалыпты тіндердегі промоторлы аймақтардағы CpG аралы метилденбейді, бұл геннің функционалды қалыпты күйін көрсетеді.

Әдетте, тіндерге тән гендерде олардың промоторларында CpG аралдары болмайды. Олардың құрамында жалғыз CpG динуклеотидтері бар, олардың метилдену дәрежесі әр түрлі болады және транскрипция факторларының жергілікті байланысуына жол бермейді.

Тек бір ДНҚ негізін ферментативті метилизация - цитозин арқылы өзгертуге болады. Метилляция - бұл ДНҚ метал трансфераза ферменттерін қолданып пиримидин сақинасының N5 күйінде метилатталған CpG динуклеотидіндегі цитозиннің қалдықтары ДНҚ-ның қайтымды коваленттік модификациясы. 5-метилцитозиннің қалдықтары ДНҚ-дан гликозилазаның немесе ДНҚ деметилазаның әсерінен шығарылуы мүмкін. Фермент метилденген CpG динуклеотидтерін тани алады, 5-метилцитозинді ДНҚ тұтастығын бұзбай цитозинге айналдырады және нуклеотидтер тізбегінің маңызды бөлігінде деметилатты алады.

Геномдағы ДНҚ метилизациясының заманауи әдістерін екі топқа бөлуге болады. Біріншісі қарапайым, тиімді және үнемді әдістерге байланысты ДНҚ-ның практикалық диагностикасында қолданылады - белгілі гендердің метилизациясын талдау әдістері. Методиляциялық аномалияларды ісіктің белгілі бір түрінде немесе онкологиялық процестің әртүрлі сатыларында іздеу және канцерогенезге қатысатын жаңа гендерді іздеу үшін, металдардың метилизация профилін талдау - көп еңбекқор, икемді емес әдістердің екінші тобы.

ДНҚ метилизациясы - бұл ДНҚ-ның нуклеотидтік тізбегін өзгертпестен ДНҚ молекуласының модификациясы, оны геномның эпигенетикалық құрамдас бөлігі ретінде қарастыруға болады.

ДНҚ метилизациясы цитозин сақинасының C5 орнында CpG динуклеотидінің бөлігі ретінде метил тобының цитозинге қосылуын қамтиды. Геннің промоторлы аймағындағы метиляция, әдетте, тиісті геннің басылуына әкеледі. Содан кейін метилденген цитозинді белгілі бір ферменттер тотықтыруы мүмкін, нәтижесінде оның цитозинге қайта деметилизациясына әкеледі.

ДНҚ метилизациясы негізінен эукариоттарға тән деп саналады. Адамдарда геномдық ДНҚ шамамен 1% метилденеді. Ересек соматикалық жасушаларда ДНҚ метилизациясы әдетте CpG динуклеотидтерінде болады; CpG динуклеотидтерінен тыс ДНҚ метилизациясы эмбрионалды бағаналы жасушаларда болады.

Сонымен қатар, CpG динуклеотидтерінен тыс ДНҚ метилизациясы плурипотентті бағаналы жасуша эпигеномасының ерекшелігі болып табылады, ал КГ емес метиляцияның төмендеуі эндодерма жасушаларының сызықтарына бөліну қабілетінің бұзылуымен байланысты.

Өсімдіктерде цитозин метилизациясы екі тізбекте де симметриялы түрде жүреді (CpG немесе CpNpG бойынша) және екі тізбектің біреуінде ғана асимметриялы болады (CpNpNp-де, N кез келген нуклеотидті білдіреді).