5-formylcytosin (5fC) je jedním z oxidovaných derivátů demetylace 5-metylcytosinu (5mC). 5mC je oxidován na 5-hydroxymethylcytosin (5hmC), který je následně oxidován na 5fC (Ito et al., 2011). Každý z těchto oxidačních kroků je katalyzován trojicí enzymů Ten-eleven translocation (TET). 5fC pak může být dále oxidován na 5karboxylocytosin (5caC) pomocí TET. Jak 5fC, tak 5caC mohou být přeměněny na nemodifikovaný cytosin pomocí terminální deoxynukleotidyltransferázy (TdT) opravou excizí bází.
Enzymy TET usnadňují aktivní demetylaci DNA. K pasivní demetylaci DNA dochází tím, že metyltransferázy neudržují metylaci na nově syntetizované DNA. K aktivní metylaci DNA dochází odstraněním metylové skupiny z 5mC (Kohli a Zhang, 2013). Meziprodukty tohoto procesu jsou od svého objevu v savčích buňkách předmětem intenzivního zkoumání. Mohou být pouhými meziprodukty v procesu demetylace DNA, nebo mohou plnit funkční role a každý z nich působí jako vlastní epigenetická značka.
V poslední době byly vyvinuty technologie, které umožňují zkoumat každý derivát samostatně. Jednou z aplikací těchto technologií bylo mapování průběhu aktivní demetylace DNA. Zdá se, že každý derivát má jinou distribuci. 5fC v myších embryonálních kmenových buňkách je obohacen v poised enhancerech a dalších regulačních elementech (Song et al., 2013). Zvýšení 5fC se také vyskytuje současně s aktivací chromatinu enhancerů na základě p300 (Song et al., 2013). To může naznačovat, že angažovaná demetylace, kterou 5fC indikuje, propouští transkripční aktivátory působící v enhancerech; tato práce je však stále založena na korelaci a k objasnění příslušných mechanismů je zapotřebí dalšího výzkumu.
Možná, že 5fC váže své vlastní čtecí proteiny. To by umožnilo, aby 5fC působil jako vlastní de facto epigenetická modifikace. V současné době probíhá výzkum, který se těmito možnostmi zabývá. Pracuje se na vlivu samotné značky 5fC na transkripci. Zdá se, že 5fC a 5caC ovlivňují rychlost a specifičnost RNA polymerázy II (RNAPII). Konkrétně jak 5fC, tak 5caC způsobují zvýšený backtracking RNAPII, zvýšené pauzy a sníženou věrnost inkorporace nukleotidů (Kellinger et al.,
5fC Další čtení
Raiber, E.A., Beraldi, D., Ficz, G., Burgess, H.E., Branco, M.R., Murat, P., Oxley, D., Booth, M.J., Reik, W., and Balasubramanian, S. (2012). Celogenomová distribuce 5-formylcytosinu v embryonálních kmenových buňkách je spojena s transkripcí a závisí na thyminové DNA glykosyláze. Genome Biol. 13, R69.
Tento článek popisuje metodu založenou na purifikaci a sekvenování, která umožňuje najít oblasti spojené s modifikací 5fC. Autoři také zkoumají distribuci 5fC v embryonálních kmenových buňkách v a nacházejí obohacené oblasti spojené s epigenetickým přeprogramováním a transkripční aktivací.
Veron, N., and Peters, A.H. (2011). Epigenetika: Tet proteiny ve světle reflektorů. Nature 473, 293-294.
Tento přehled se zabývá některými základy rodiny proteinů TET a jejich oxidací 5mC na jednotlivé deriváty. Podrobně se také zabývá jednotlivými deriváty včetně jejich genomického rozšíření a potenciálních rolí.
Seznam literatury
- Ito, S., Shen, L., Dai, Q., Wu, S.C., Collins, L.B., Swenberg, J.A., He, C., and Zhang, Y. (2011). Tet proteiny mohou konvertovat 5-methylcytosin na 5-formylcytosin a 5-karboxycytosin. Science 333, 1300-1303.
- Kellinger, M.W., Song, C.X., Chong, J., Lu, X.Y., He, C. a Wang, D. (2012). 5-formylcytosin a 5-karboxylcytosin snižují rychlost a substrátovou specifitu transkripce RNA polymerázy II. Nat. Struct. Mol. Biol. 19, 831-833.
- Kohli, R.M. a Zhang, Y. (2013). Enzymy TET, TDG a dynamika demetylace DNA. 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. a další (2013). Celogenomové profilování 5-formylcytosinu odhaluje jeho roli v epigenetickém primingu. Cell 153, 678-691.
.