5-formyylisytosiini (5fC) on yksi 5-metyylisytosiinin (5mC) demetylaation hapettuneista johdannaisista. 5mC hapettuu 5-hydroksimetyylisytosiiniksi (5hmC), joka sitten hapettuu 5fC:ksi (Ito et al., 2011). Kutakin näistä hapetusvaiheista katalysoi Ten-eleven translokaation (TET) entsyymikolmikko. TET voi sitten edelleen hapettaa 5fC:n 5-karboksyylisytosiiniksi (5caC). Sekä 5fC että 5caC voidaan muuttaa modifioimattomaksi sytosiiniksi terminaalisen deoksinukleotidyylitransferaasin (TdT) toimesta emästen eksisiokorjauksen avulla.
TET-entsyymit helpottavat aktiivista DNA:n demetylaatiota. Passiivinen DNA:n demetylaatio tapahtuu, kun metyylitransferaasit eivät onnistu ylläpitämään metylaatiota äskettäin syntetisoidussa DNA:ssa. Aktiivinen DNA-metylaatio tapahtuu poistamalla metyyliryhmä 5mC:stä (Kohli ja Zhang, 2013). Tämän prosessin välijohdannaisia on tutkittu intensiivisesti sen jälkeen, kun ne löydettiin nisäkässoluista. Ne voivat olla yksinkertaisesti DNA:n demetylaatioprosessin välituotteita, tai niillä voi olla toiminnallisia tehtäviä ja kukin niistä voi toimia omana epigeneettisenä merkkinään.
Viime aikoina on kehitetty teknologioita, joilla voidaan tutkia kutakin johdannaista erikseen. Yksi näiden teknologioiden sovelluksista on ollut kartoittaa aktiivisen DNA-demetylaation etenemistä. Kullakin johdannaisella näyttää olevan erilaiset jakaumat. Hiiren alkion kantasoluissa 5fC on rikastunut paikoillaan oleviin tehostimiin ja muihin säätelyelementteihin (Song ym., 2013). 5fC:n lisääntyminen esiintyy myös samanaikaisesti p300-pohjaisen tehostajakromatiinin aktivaation kanssa (Song ym., 2013). Tämä saattaa viitata siihen, että 5fC:n osoittama sitoutunut demetyloituminen sallii tehostimissa toimivien transkription aktivaattoreiden toiminnan; tämä työ on kuitenkin vielä korrelaatiopohjainen, ja siihen liittyvien mekanismien selvittämiseksi tarvitaan lisätutkimuksia.
Voi olla, että 5fC sitoo omia lukijaproteiinejaan. Tämä antaisi 5fC:lle mahdollisuuden toimia omana de facto epigeneettisenä modifikaationaan. Tutkimus on parhaillaan käynnissä näiden mahdollisuuksien selvittämiseksi. Itse 5fC-merkin vaikutusta transkriptioon on tutkittu. Näyttää siltä, että 5fC ja 5caC vaikuttavat RNA-polymeraasi II:n (RNAPII) nopeuteen ja spesifisyyteen. Erityisesti sekä 5fC että 5caC aiheuttavat lisääntynyttä RNAPII:n takapyrkimystä, lisääntynyttä tauottamista ja vähentynyttä uskollisuutta nukleotidien sisällyttämisessä (Kellinger et al., 2012).
5fC Additional Reading
Raiber, E.A., Beraldi, D., Ficz, G., Burgess, H.E., Branco, M.R., Murat, P., Oxley, D., Booth, M.J., Reik, W. ja Balasubramanian, S. (2012). 5-formyylisytosiinin genominlaajuinen jakautuminen alkion kantasoluissa liittyy transkriptioon ja riippuu tymiini-DNA-glykosylaasista. Genome Biol. 13, R69.
Tässä artikkelissa kuvataan puhdistus- ja sekvensointipohjainen menetelmä 5fC-modifikaatioon liittyvien alueiden löytämiseksi. Kirjoittajat tutkivat myös 5fC:n jakautumista alkion kantasoluissa ja löytävät epigeneettiseen uudelleenohjelmointiin ja transkriptionaaliseen aktivoitumiseen liittyviä rikastumisalueita.
Veron, N., and Peters, A.H. (2011). Epigenetiikka: Tet-proteiinit parrasvaloissa. Nature 473, 293-294.
Tässä katsauksessa käydään läpi joitakin TET-proteiiniperheen perusasioita ja niiden 5mC:n hapettumista kullakin johdannaisella. Siinä käsitellään myös kutakin johdannaista hieman yksityiskohtaisemmin, mukaan lukien niiden genominen jakautuminen ja mahdolliset roolit.
Viiteluettelo
- Ito, S., Shen, L., Dai, Q., Wu, S.C., Collins, L.B., Swenberg, J.A., He, C., and Zhang, Y. (2011). Tet-proteiinit voivat muuntaa 5-metyylisytosiinia 5-formyylisytosiiniksi ja 5-karboksyylisytosiiniksi. Science 333, 1300-1303.
- Kellinger, M.W., Song, C.X., Chong, J., Lu, X.Y., He, C. ja Wang, D. (2012). 5-formyylisytosiini ja 5-karboksyylisytosiini vähentävät RNA-polymeraasi II:n transkription nopeutta ja substraattispesifisyyttä. Nat. Struct. Mol. Biol. 19, 831-833.
- Kohli, R.M., ja Zhang, Y. (2013). TET-entsyymit, TDG ja DNA:n demetylaation dynamiikka. 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). Geeninlaajuinen 5-formyylisytosiinin profilointi paljastaa sen roolit epigeneettisessä pohjustuksessa. Cell 153, 678-691.