5-formylcytosin (5fC) är ett av de oxiderade derivaten av demetylering av 5-metylcytosin (5mC). 5mC oxideras till 5-hydroximetylcytosin (5hmC) som sedan oxideras till 5fC (Ito et al., 2011). Vart och ett av dessa oxidationssteg katalyseras av enzymtrion Ten-eleven translocation (TET). 5fC kan sedan ytterligare oxideras till 5-carboxylcytosin (5caC) av TET. Både 5fC och 5caC kan omvandlas till omodifierat cytosin av Terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT) genom reparation av basexcision.
TET-enzymer underlättar aktiv DNA-demetylering. Passiv DNA-demetylering sker genom att metyltransferaser misslyckas med att upprätthålla metylering på nysyntetiserat DNA. Aktiv DNA-metylering sker genom att metylgruppen avlägsnas från 5mC (Kohli och Zhang, 2013). Mellanprodukterna i denna process har undersökts intensivt sedan de upptäcktes i däggdjursceller. De kan helt enkelt vara mellanprodukter i DNA-demetyleringsprocessen eller kan ha funktionella roller och fungera var och en som en egen epigenetisk markering.
Nyligen har teknik utvecklats för att undersöka varje derivat för sig självt. En tillämpning av dessa tekniker har varit att kartlägga utvecklingen av aktiv DNA-demetylering. Varje derivat verkar ha olika fördelningar. 5fC i embryonala stamceller från mus är anrikad vid poised enhancers och andra regleringselement (Song et al., 2013). En ökning av 5fC förekommer också tillsammans med p300-baserad aktivering av förstärkarkromatin (Song et al., 2013). Detta kan tyda på att den engagerade demetylering som 5fC indikerar är tillåtande för transkriptionsaktivatorer som verkar vid enhancers; detta arbete är dock fortfarande korrelationsbaserat och mer forskning behövs för att belysa de mekanismer som är inblandade.
Det kan vara så att 5fC binder sina egna läsarproteiner. Detta skulle göra det möjligt för 5fC att agera som sin egen de facto epigenetiska modifiering. Forskning pågår för närvarande för att undersöka dessa möjligheter. Man har arbetat med själva 5fC-märkningens effekt på transkriptionen. Det verkar som om 5fC och 5caC påverkar hastigheten och specificiteten hos RNA-polymeras II (RNAPII). Specifikt orsakar både 5fC och 5caC ökad RNAPII backtracking, ökad pausering och minskad tillförlitlighet i nukleotidinkorporeringen (Kellinger et al, 2012).
5fC Ytterligare läsning
Raiber, E.A., Beraldi, D., Ficz, G., Burgess, H.E., Branco, M.R., Murat, P., Oxley, D., Booth, M.J., Reik, W. och Balasubramanian, S. (2012). Genombred distribution av 5-formylcytosin i embryonala stamceller är associerad med transkription och beror på tymin-DNA-glykosylas. Genome Biol. 13, R69.
Denna artikel beskriver en renings- och sekvenseringsbaserad metod för att hitta regioner som är associerade med 5fC-modifiering. Författarna undersöker också fördelningen av 5fC i embryonala stamceller i och hittar berikningsregioner som är förknippade med epigenetisk omprogrammering och transkriptionell aktivering.
Veron, N. och Peters, A.H. (2011). Epigenetik: Tet-proteiner i rampljuset. Nature 473, 293-294.
Denna översikt går igenom några av grunderna för TET-proteinfamiljen och deras oxidation av 5mC till varje derivat. Den diskuterar också varje derivat i detalj, inklusive deras genomiska fördelning och potentiella roller.
Referenslista
- Ito, S., Shen, L., Dai, Q., Wu, S.C., Collins, L.B., Swenberg, J.A., He, C., and Zhang, Y. (2011). Tet-proteiner kan omvandla 5-metylcytosin till 5-formylcytosin och 5-carboxylcytosin. Science 333, 1300-1303.
- Kellinger, M.W., Song, C.X., Chong, J., Lu, X.Y., He, C. och Wang, D. (2012). 5-formylcytosin och 5-carboxylcytosin minskar hastigheten och substratspecificiteten för RNA polymeras II-transkription. Nat. Struct. Mol. Biol. 19, 831-833.
- Kohli, R.M. och Zhang, Y. (2013). TET-enzymer, TDG och dynamiken i DNA-demetylering. 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). Genombred profilering av 5-formylcytosin avslöjar dess roller i epigenetisk priming. Cell 153, 678-691.