La 5-formylcytosine (5fC) est l’un des dérivés oxydés de la déméthylation de la 5-méthylcytosine (5mC). La 5mC est oxydée en 5-hydroxyméthylcytosine (5hmC) qui est ensuite oxydée en 5fC (Ito et al., 2011). Chacune de ces étapes d’oxydation est catalysée par le trio d’enzymes de translocation Ten-eleven (TET). La 5fC peut ensuite être oxydée en 5-carboxylcytosine (5caC) par TET. Le 5fC et le 5caC peuvent tous deux être convertis en cytosine non modifiée par la désoxynucléotidyl transférase terminale (TdT) par réparation par excision de bases.
Les enzymes TET facilitent la déméthylation active de l’ADN. La déméthylation passive de l’ADN se produit par l’échec des méthyltransférases à maintenir la méthylation sur l’ADN nouvellement synthétisé. La méthylation active de l’ADN se produit par l’élimination du groupe méthyle du 5mC (Kohli et Zhang, 2013). Les dérivés intermédiaires de ce processus ont fait l’objet d’une étude approfondie depuis leur découverte dans les cellules de mammifères. Ils peuvent être simplement des intermédiaires dans le processus de déméthylation de l’ADN, ou pourraient avoir des rôles fonctionnels et agir chacun comme leur propre marque épigénétique.
Récemment, des technologies ont été développées pour examiner chaque dérivé seul. Une application de ces technologies a été de cartographier la progression de la déméthylation active de l’ADN. Chaque dérivé semble avoir des distributions différentes. Dans les cellules souches embryonnaires de souris, le 5fC est enrichi au niveau des exhausteurs et autres éléments régulateurs (Song et al., 2013). Une augmentation du 5fC coïncide également avec l’activation de la chromatine de l’enhancer par le p300 (Song et al., 2013). Cela peut indiquer que la déméthylation engagée que le 5fC indique est permissive pour les activateurs transcriptionnels agissant au niveau des enhancers ; cependant, ce travail est encore basé sur la corrélation et des recherches supplémentaires sont nécessaires pour élucider les mécanismes impliqués.
Il se peut que le 5fC se lie à ses propres protéines de lecture. Cela permettrait au 5fC d’agir comme sa propre modification épigénétique de facto. Des recherches sont actuellement en cours pour étudier ces possibilités. Des travaux ont été réalisés sur l’effet de la marque 5fC elle-même sur la transcription. Il semble que le 5fC et le 5caC affectent la vitesse et la spécificité de l’ARN polymérase II (RNAPII). Plus précisément, le 5fC et le 5caC provoquent tous deux une augmentation du retour en arrière de la RNAPII, une augmentation des pauses et une réduction de la fidélité de l’incorporation des nucléotides (Kellinger et al…, 2012).
5fC Lecture complémentaire
Raiber, E.A., Beraldi, D., Ficz, G., Burgess, H.E., Branco, M.R., Murat, P., Oxley, D., Booth, M.J., Reik, W., et Balasubramanian, S. (2012). La distribution à l’échelle du génome de la 5-formylcytosine dans les cellules souches embryonnaires est associée à la transcription et dépend de la thymine ADN glycosylase. Genome Biol. 13, R69.
Cet article décrit une méthode basée sur la purification et le séquençage pour trouver des régions associées à la modification 5fC. Les auteurs examinent également la distribution de 5fC dans les cellules souches embryonnaires en et trouvent des régions d’enrichissement associées à la reprogrammation épigénétique et à l’activation transcriptionnelle.
Veron, N., et Peters, A.H. (2011). Épigénétique : Les protéines tet sous les feux de la rampe. Nature 473, 293-294.
Cette revue passe en revue certaines des bases de la famille des protéines TET et leur oxydation de 5mC à chaque dérivé. Elle aborde également chaque dérivé de manière assez détaillée, y compris leur distribution génomique et leurs rôles potentiels.
Liste de référence
- Ito, S., Shen, L., Dai, Q., Wu, S.C., Collins, L.B., Swenberg, J.A., He, C., et Zhang, Y. (2011). Les protéines Tet peuvent convertir la 5-méthylcytosine en 5-formylcytosine et 5-carboxylcytosine. Science 333, 1300-1303.
- Kellinger, M.W., Song, C.X., Chong, J., Lu, X.Y., He, C., et Wang, D. (2012). La 5-formylcytosine et la 5-carboxylcytosine réduisent la vitesse et la spécificité du substrat de la transcription de l’ARN polymérase II. Nat. Struct. Mol. Biol. 19, 831-833.
- Kohli, R.M., et Zhang, Y. (2013). Les enzymes TET, la TMD et la dynamique de la déméthylation de l’ADN. 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). Le profilage de la 5-formylcytosine à l’échelle du génome révèle ses rôles dans l’amorçage épigénétique. Cell 153, 678-691.