Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
⚡️ Для новых пользователей первый месяц бесплатно. А далее 290 руб/мес, это в 3 раза дешевле аналогов. За эту цену доступен весь функционал: напоминание о визитах, чаевые, предоплаты, общение с клиентами, переносы записей и так далее.
✅ Уйма гибких настроек, которые помогут вам зарабатывать больше и забыть про чувство «что-то мне нужно было сделать».
Сомневаетесь? нажмите на текст, запустите чат-бота и убедитесь во всем сами!
Метилирование ДНК
|
|
Проблема индивидуального развития является центральной проблемой. В процессе онтогенеза меняется активность генов, т.е одни гены не активны, а другие уже активируются на ранних стадиях онтогенеза – дифференцировка генов и геномный импринтинг. Обратимые изменения активности генов, не связанные с нарушением нуклеотидной последовательности ДНК, но приводящие к сохранению неактивного или активного состояния генов в ряду поколений, называются эпигенетическими ( метилирование, геномный импринтинг, РНК-интерференция, прионизация ).
Метилирование – временная химическая модификация нуклеотидной последовательности ДНК без нарушения её кодирующей способности. Метилированию подвергаются Ц и А, при этом не нарушается комплементарность. Происходит с участием S-аденозилметионина (SAM) (донор метильной группы), может происходить “спонтанно” без участия ферментов. В результате дезаминирования метилированного цитозина возникает тимин, что часто происходит в клетке и приводит к мутации, закрепляемой при репликации ДНК
• Наиболее эффективно “спонтанно” метилируется цитозин в мотиве CpG
• То же самое происходит в геномах in vivo, результат – элиминация мотивов CpG (у растений – CpNpG) (у позвоночных утеряно 75%).
Метилирование Ц в последовательности CpG осуществляется более эффективное; у растений – CpNpG островки. Если метилирование CpG => области становятся не активными в плане экспрессии. У эукариот – М. ключевой этап в онтогенезе, дифференцировке клеток, подавлении экспрессии чужих агентов или последовательностей и МГЭ в. Метилирование в основном происходит пострепликативно, наименьшая суммарная активность метилаз - в G1 фазе клеточного цикла, увеличивается к S-фазе и опять падает в G2/М
• Статус метилирования ДНК эукариот обратим, существует равновесие между метилированием и деметилированием
• Деметилирование может быть активным (катализируется ферментами) и пассивным (отсутствие метилирования в очередном цикле репликации)
Большинство актов метилирования in vivo как у прокариот, так и у эукариот происходит с участием ДНК-метилтрансфераз (DNMT).
В клетках млекопитающих действуют, по крайней мере, две системы метилирования, за которые отвечают разные метилазы
Метилирование de novo вносит элементы изменчивости в профиль метилирования
Поддерживающее метилирование обеспечивает поддержание уже сформированного профиля (уровень точности> 99%)
Виды метилирования и деметилирования
ü Пассивное или активное деметилирование
ü “Учреждающее” метилирование (РНК-зависимое)
ü Активное деметилирование
ü Метилирование de novo
ü Поддерживающее метилирование
ДНК-метилтрансферазы высших позвоночных
– метилируют Ц и А остатки в строго определенных последовательностях.
Dnmt1: поддерживающая метилаза локализуется в фокусах репликации, в 3’направлении, способна проявлять активность метилазы de novo. У мышей может наблюдаться не нормальное развитие; около 10 консервативных функциональных доменов, явл-еся местами связывания с белками клеточного цикла.
Dnmt2: РНК-метилаза, метилирует в основном некоторые транспортные РНК.
Dnmt3a: de novo метилаза
• но: in vitro одинаковая активность на полуметилированной и неметилированной ДНК – возможна поддерживающая активность
• мутанты: постнатальная летальность
Dnmt3b: de novo метилаза
• одинаковая активность на полуметилированной и неметилированной ДНК, предпочитает мини- и микросателлиты
• необходима для метилирования центромерных минисателлитных повторов Нарушение синтеза Dnmt3b – редкий ICF syndrome (Immunodeficiency, Centromeric instability, Facial anomalies).
Dnmt3l
• гомологичен другим DNMT-белкам, но не имеет собственной каталитической активности
• поддерживает de novo метилазы Dnmt3a и Dnmt3b, способствуя связыванию этих ферментов с ДНК и стимулируя их активность
• ассоциирует с Dnmt3a и Dnmt3b, участвует в установлении импринтов во время гаметогенеза и репрессии транскрипции импринтированных генов
• у мутантов – мужская стерильность, экспрессия обоих аллелей импринтированных генов в гаметах
В геномах млекопитающих последовательности CрG представлены неравномерно: обнаруживаются участки, где такие последовательности сгруппированы, образуя так называемые CрG-островки. Эти островки занимают около одной тысячи нуклеотидных пар ДНК. Островки чаще встречаются в районах промоторов генов позвоночных, распространяясь в область начала гена.
Эффекты метилирования CpG на регуляцию экспресии проявляются на уровне транскрипции. Метилирование ДНК ингибирует экспрессию генов с помощью двух (относительно) независимых механизмов
Прямое влияние метилирования ДНК на транскрипцию – препятствие связыванию факторов транскрипции
Метилирование подавляет связывание с ДНК ряда ТФ (таких, как NF-kB, MLTF, СREB, с-Мус, АP-2, EF2)
Пример: AP-2 активирует транскрипцию гена проэнкефалина человека
Для некоторых ТФ, например, АР-1, метилирование, напротив, создает новые сайты связывания
К метилированной ДНК присоединяются белки, распознающие метилированные основания благодаря наличию в них особых метил-СрО-связывающихся доменов. (MBD – methylated DNA binding domains, связывающие белки). Известно несколько видов таких белков – МеСР1, МеСР2, MBD1, MBD2, MBD3, CTCF, BORIS, Kaiso.
| MBD-белки | |
| MeCP-1 | MeCP-2 |
| Конкурирует за связывание метелированной ДНК с факторами транскрипции в зависимости от плотности метилирования, а также может замещать гистон Н1 в нуклеосомах. Связывается с послед-ю, содержащей несколько метильных групп. | В отлицие от всех прочих MBD-белков, ген находится в Х-хромосоме, подвержен Х-инактивации. Концентрация высока в нейронах, учавствует в созревании ЦНС и формировании синаптических связей. Мб и репрессором, и активатором транскрипции, а также регулятором альтернативного сплайсинга. Связывается с послед-ю, содержащей хотя бы одну метильную группу, рекрутирует Sin3А и HDAC, может и непосредственно блокировать транскрипцию. |
Результат дефицита MeCP-2 - синдром Ретта: X-сцепленное нейродегеративное заболевание, смерть в 15-30 лет частота встречаемости 1: 10, 000-15, 000 (только женщины) причина – мутация в гене, кодирующем MeCP-2, результат - утрата генного сайленсинга многими локусами.
Метилирование связано с повторяющимися последовательностями или элементами. Некоторые классы повторяющихся элементов, существующих даже временно в качестве дифференциально метилированных районов, могут оказывать эпигенетическое влияние на соседние и отдаленные последовательности и гены. Некоторые неэкспрессирующиеся гены содержат дифференциально метилированные тандемные повторы и ретровирусподобные последовательности. Кандидатами на М. становятся SINE и LINE повторы: во-первых, имеют транспозон- и ретропозонподобной природой, во-вторых, возможна функция метилирования в качестве системы защиты от разного рода «паразитических» элементов и, в-третьих, обнаружена обогащенность LINE-элементами X-хромосомы млекопитающих, которая, как известно, подвергается инактивации в соматических клетках.
Явление парамутации: окраска кукурузы – в гетерозиготе Аа они не окрашены и наблюдается влияние и А, и а малого; может метилироваться транспозон, к-рый может находиться между А большим и а малым.
При усложнении генома от низших к высшим метилирование изменялось.
Может возникать компенсаторный механизм, при к-ром гены у самки экспрессируются как у самца.
|
|