chemická sloučenina From Wikipedia, the free encyclopedia
5-Hydroxymethylcytosin (5hmC) je pyrimidinová báze v DNA odvozená od cytosinu. Má význam v epigenetice, protože hydroxymethylová skupina na cytosinu může gen vypínat nebo zapínat. Poprvé byla tato sloučenina pozorována v roce 1952 u bakteriofágů.[2][3] V roce 2009 byl 5-hydroxymethylcytosin nalezen také v lidských a myších mozcích[4] a embryonálních kmenových buňkách.[5]
5-hydroxymethylcytosin | |
---|---|
![]() Strukturní vzorec | |
![]() Model molekuly | |
Obecné | |
Systematický název | 4-amino-5-(hydroxymethyl)pyrimidin-2(1H)-on |
Sumární vzorec | C5H7N3O2 |
Vzhled | bílé krystaly[1] |
Identifikace | |
Registrační číslo CAS | 1123-95-1 |
PubChem | 70751 |
ChEBI | 76792 |
SMILES | C1=NC(=O)NC(=C1CO)N |
InChI | InChI=1S/C5H7N3O2/c6-4-3(2-9)1-7-5(10)8-4/h1,9H,2H2,(H3,6,7,8,10 |
Vlastnosti | |
Molární hmotnost | 141,13 g/mol |
Některá data mohou pocházet z datové položky. |
U savců se vytváří oxidací 5-methylcytosinu, kterou řídí TET enzymy.[6]
5-Hydroxymethylcytosin je pravděpodobně obsažen ve všech savčích buňkách, ale množství se výrazně liší podle druhu buňky. Nejvyšší koncentrace se objevují v neuronech centrální nervové soustavy.[7][8][9]
Množství hydroxymethylcytosinu v buňkách roste s věkem.[7][10]
Přesná funkce této báze není známa, ale předpokládá se, že reguluje expresi genů nebo demethylaci DNA; tuto hypotézu potvrzuje skutečnost, že umělou DNA obsahující 5-hydroxymethylcytosinové (5hmC) zbytky lze po zavedení do savčích buněk přeměnit na DNA s holými cytosiny.[11]
Výskyt 5hmC je výrazně vyšší v zárodečných buňkách, kde se zřejmě podílí na celkové demethylaci DNA.[12]
V DNA embryonálních kmenových buněk byl nalezen 5-formylcytosin, produkt oxidace 5-hydroxymethylcytosinu a možný meziprodukt oxidační demethylace 5-methylcytosinu,[13] i když v myších tkáních nebyla zaznamenána významná množství meziproduktů této demethylace.[9] Předpokládá se, že je 5-hydroxymethylcytosin obzvláště významný pro centrální nervovou soustavu, protože se zde nachází v největších množstvích.[9] 5-Hydroxymethylcytosin se vyskytuje také u nestálých nukleozomů, které během diferenciace buněk často mění místa.[14]
Hromadění 5-hydroxymethylcytosinu v postmitotických neuronech bývá spojováno s „funkční demethylací“, která zprostředkovává transkripci a expresi genů.[15]
Bakteriofágy vyvinuly 5hmC pravděpodobně za účelem zamezení rozpoznání restrikčními enzymy bakterií. T4 fág používá 5hmC pouze v průběhu replikace, kdy navíc hydroxylovou skupinu glykosyluje.[16]
Některé bakterie si oproti tomu vyvinuly restrikční enzymy zaměřené na místa obsahující 5hmC; příkladem je PvuRts1I, objevený v roce 1994.[17]
5hmC u T4 is je vytvářen genomovým proteinem 42, deoxycytidylát-5-hydroxymethyltransferázou; (EC 2.1.2.8). Glykosylační reakce sprostředkovávají DNA alfa-glukosyltransferáza (EC 2.4.1.26), DNA beta-glukosyltransferáza (EC 2.4.1.27), a glukosyl-DNA beta-glukosyltransferáza (EC 2.4.1.28).
5-Hydroxymethylcytosin objevil Skirmantas Kriaucionis, při zkoumání úrovní 5-methylcytosinu u dvou různých druhů neuronů. Všiml si významného množství neznámé látky, kterou poté identifikoval jako 5-hydroxymethylcytosin.[18]
Laboratoř L. Aravinda využila nástroje bioinformatiky a určila, že tato látka pravděpodobně vzniká působením TET enzymů, které mají oxidovat 5-methylcytosin na 5-hydroxymethylcytosin.[19] Výsledky byly předvedeny in vitro a v živých myších a lidských buňkách týmy, který vedli Anjana Rao a David R. Liu.
5-Hydroxymethylcytosin u savců jako první pozoroval R. Yura v roce 1972,[20] ale tento objev je sporný. Yura nalezl velmi vysoké koncentrace 5-hmC v krysích mozcích a játrech, kde zcela nahradil 5-methylcytosin. Tento výsledek byl v rozporu s veškerými předchozími výzkumy složení savčí DNA, a další skupiny jej nedokázaly zopakovat.[21]
Po objevu 5-hydroxymethylcytosinu se objevily pochybnosti o studiích methylace DNA využívajících hydrogensiřičitanové sekvencování.[22]
5-Hydroxymethylcytosin se při hydrogensiřičitanovém sekvenování chová podobně jako jeho prekurzor, 5-methylcytosin.[23] Data tímto postupem získaná tak bude třeba přehodnotit a ověřit, jestli je přeměněnou bází 5-methylcytosin, nebo 5-hydroxymethylcytosin. V roce 2012 laboratoř, kterou vedl Chuan He objevila postup, jak vyřešit detekci 5-hydroxymethylcytosinu jako 5-methylcytosinu při běžném hydrogensiřičitanovém sekvenování s využitím oxidačních vlastností TET enzymů, přičemž byl postup nazván TAB-seq.[24][25]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.