5-formylcytosin (5fC) er et af de oxiderede derivater af 5-methylcytosin (5mC)-demethylering. 5mC oxideres til 5-hydroxymethylcytosin (5hmC), som derefter oxideres til 5fC (Ito et al., 2011). Hvert af disse oxidationstrin katalyseres af enzymtrioen Ten-eleven translokation (TET). 5fC kan derefter oxideres yderligere til 5-carboxylcytosin (5caC) af TET. Både 5fC og 5caC kan omdannes til umodificeret cytosin af Terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT) ved base excision repair.
TET-enzymerne letter aktiv DNA-demethylering. Passiv DNA-demethylering sker ved, at methyltransferaser ikke formår at opretholde methyleringen på nysyntetiseret DNA. Aktiv DNA-methylering sker ved at fjerne methylgruppen fra 5mC (Kohli og Zhang, 2013). De mellemliggende derivater af denne proces er blevet intensivt undersøgt, siden de blev opdaget i pattedyrceller. De kan blot være mellemprodukter i DNA-demethyleringsprocessen, eller de kan have funktionelle roller og hver især fungere som deres eget epigenetiske mærke.
For nylig er der blevet udviklet teknologier til at undersøge hvert enkelt derivat for sig selv. En anvendelse af disse teknologier har været at kortlægge forløbet af aktiv DNA-demethylering. Hvert derivat synes at have forskellige fordelinger. 5fC i embryonale stamceller fra mus er beriget ved poised enhancers og andre regulerende elementer (Song et al., 2013). En stigning i 5fC forekommer også sammen med p300-baseret aktivering af enhancer-kromatin (Song et al., 2013). Dette kan indikere, at den engagerede demethylering, som 5fC indikerer, er tilladende for transkriptionsaktivatorer, der virker ved enhancere; dette arbejde er dog stadig korrelationsbaseret, og der er behov for mere forskning for at klarlægge de involverede mekanismer.
Det kan være, at 5fC binder sine egne læserproteiner. Dette ville gøre det muligt for 5fC at fungere som sin egen de facto epigenetiske modifikation. Der er i øjeblikket forskning i gang for at undersøge disse muligheder. Der er blevet arbejdet med selve 5fC-mærkets virkning på transkriptionen. Det ser ud til, at 5fC og 5caC påvirker hastigheden og specificiteten af RNA polymerase II (RNAPII). Specifikt forårsager både 5fC og 5caC øget RNAPII backtracking, øget pausering og reduceret troværdighed i nukleotidindbygning (Kellinger et al., 2012).
5fC Yderligere læsning
Raiber, E.A., Beraldi, D., Ficz, G., Burgess, H.E., Branco, M.R., Murat, P., Oxley, D., Booth, M.J., Reik, W., og Balasubramanian, S. (2012). Genom-dækkende fordeling af 5-formylcytosin i embryonale stamceller er forbundet med transkription og afhænger af thymin-DNA-glykosylase. Genome Biol. 13, R69.
Denne artikel beskriver en oprensnings- og sekventeringsbaseret metode til at finde regioner, der er forbundet med 5fC-modifikation. Forfatterne undersøger også fordelingen af 5fC i embryonale stamceller i og finder berigelsesregioner, der er forbundet med epigenetisk reprogrammering og transkriptionel aktivering.
Veron, N., og Peters, A.H. (2011). Epigenetik: Tet-proteiner i rampelyset. Nature 473, 293-294.
Denne gennemgang gennemgår nogle af de grundlæggende principper for TET-proteinfamilien og deres oxidation af 5mC til hvert derivat. Den diskuterer også hvert derivat i detaljer, herunder deres genomiske fordeling og potentielle roller.
Referenceliste
- Ito, S., Shen, L., Dai, Q., Wu, S.C., Collins, L.B., Swenberg, J.A., He, C., og Zhang, Y. (2011). Tet-proteiner kan omdanne 5-methylcytosin til 5-formylcytosin og 5-carboxylcytosin. Science 333, 1300-1303.
- Kellinger, M.W., Song, C.X., Chong, J., Lu, X.Y., He, C., og Wang, D. (2012). 5-formylcytosin og 5-carboxylcytosin reducerer hastigheden og substratspecificiteten af RNA-polymerase II-transkription. Nat. Struct. Mol. Biol. 19, 831-833.
- Kohli, R.M., og Zhang, Y. (2013). TET-enzymer, TDG og dynamikken i DNA-demethylering. Nature 502, 472-479.
- Song, C.X., Szulwach, K.E., Dai, Q., Fu, Y., Mao, S.Q., Lin, L., Street, C., Li, Y., Poidevin, M., Wu, H., et al. (2013). Genom-dækkende profilering af 5-formylcytosin afslører dets roller i epigenetisk priming. Cell 153, 678-691.