stringtranslate.com

метилирование ДНК

Представление молекулы ДНК , которая метилирована. Две белые сферы представляют метильные группы . Они связаны с двумя молекулами нуклеотидов цитозина , которые составляют последовательность ДНК.

Метилирование ДНК — это биологический процесс, посредством которого метильные группы добавляются к молекуле ДНК . Метилирование может изменить активность сегмента ДНК, не меняя последовательность. При локализации в промоторе гена метилирование ДНК обычно подавляет транскрипцию гена . У млекопитающих метилирование ДНК необходимо для нормального развития и связано с рядом ключевых процессов, включая геномный импринтинг , инактивацию Х-хромосомы , подавление мобильных элементов , старение и канцерогенез .

По состоянию на 2016 год было обнаружено два азотистых основания, на которых происходит естественное ферментативное метилирование ДНК: аденин и цитозин . Модифицированными основаниями являются N 6 -метиладенин, [1] 5-метилцитозин [2] и N 4 -метилцитозин. [3]

Метилирование цитозина широко распространено как у эукариот , так и у прокариот , хотя скорость метилирования цитозина в ДНК может сильно различаться между видами: 14% цитозинов метилированы у Arabidopsis thaliana , от 4% до 8% у Physarum [4] , 7,6% у Mus musculus , 2,3% у Escherichia coli , 0,03% у Drosophila ; метилирование практически не обнаруживается у Dictyostelium [ 5] [6] и практически отсутствует (от 0,0002 до 0,0003%) у Caenorhabditis [7] или грибов, таких как Saccharomyces cerevisiae и S. pombe (но не у N. crassa ). [8] [9] : 3699  Метилирование аденина наблюдалось в бактериальной, растительной и недавно в ДНК млекопитающих, [10] [11], но ему уделялось значительно меньше внимания.

Метилирование цитозина с образованием 5-метилцитозина происходит в том же положении 5 на пиримидиновом кольце, где расположена метильная группа основания ДНК тимина ; то же положение отличает тимин от аналогичного основания РНК урацила , которое не имеет метильной группы. Спонтанное дезаминирование 5-метилцитозина преобразует его в тимин. Это приводит к несоответствию T:G. Затем механизмы репарации исправляют его обратно к исходной паре C:G; в качестве альтернативы они могут заменить A на G, превратив исходную пару C:G в пару T:A, эффективно изменив основание и введя мутацию. Это неправильно включенное основание не будет исправлено во время репликации ДНК, поскольку тимин является основанием ДНК. Если несоответствие не исправлено и клетка входит в клеточный цикл, цепь, несущая T, будет дополнена A в одной из дочерних клеток, так что мутация станет постоянной. Почти универсальное использование тимина исключительно в ДНК и урацила исключительно в РНК могло развиться как механизм контроля ошибок, чтобы облегчить удаление урацилов, образующихся при спонтанном дезаминировании цитозина. [12] Метилирование ДНК, а также многие из его современных ДНК-метилтрансфераз, как полагают, произошли от примитивной активности метилирования РНК раннего мира, и это подтверждается несколькими линиями доказательств. [13]

В растениях и других организмах метилирование ДНК встречается в трех различных контекстах последовательностей: CG (или CpG ), CHG или CHH (где H соответствует A, T или C). Однако у млекопитающих метилирование ДНК встречается почти исключительно в динуклеотидах CpG, при этом цитозины на обеих цепях обычно метилированы. Однако не-CpG метилирование может наблюдаться в эмбриональных стволовых клетках [ 14] [15] [16] и также было отмечено в развитии нервной системы [17] . Кроме того, не-CpG метилирование также наблюдалось в гемопоэтических клетках-предшественниках, и оно происходило в основном в контексте последовательности CpApC [18] .

Сохраняющаяся функция метилирования ДНК

Типичный ландшафт метилирования ДНК у млекопитающих

Ландшафт метилирования ДНК позвоночных очень специфичен по сравнению с другими организмами. У млекопитающих около 75% динуклеотидов CpG метилированы в соматических клетках , [19] и метилирование ДНК представляется как состояние по умолчанию, которое должно быть специально исключено из определенных мест. [16] [20] Напротив, геном большинства растений, беспозвоночных, грибов или простейших демонстрирует «мозаичные» паттерны метилирования, где нацелены только определенные геномные элементы, и они характеризуются чередованием метилированных и неметилированных доменов. [21] [22]

Метилирование цитозина, затем дезаминирование до тимина

Высокое метилирование CpG в геномах млекопитающих имеет эволюционную цену, поскольку оно увеличивает частоту спонтанных мутаций. Потеря аминогрупп происходит с высокой частотой для цитозинов, с различными последствиями в зависимости от их метилирования. Метилированные остатки C спонтанно дезаминируются с образованием остатков T с течением времени; следовательно, динуклеотиды CpG устойчиво дезаминируются в динуклеотиды TpG, о чем свидетельствует недостаточная представленность динуклеотидов CpG в геноме человека (они встречаются только с 21% от ожидаемой частоты). [23] (С другой стороны, спонтанное дезаминирование неметилированных остатков C приводит к появлению остатков U, изменение, которое быстро распознается и восстанавливается клеткой.)

CpG-островки

У млекопитающих единственным исключением для этого глобального истощения CpG является особая категория последовательностей, богатых GC и CpG, называемых CpG-островками, которые, как правило, неметилированы и, следовательно, сохранили ожидаемое содержание CpG. [24] CpG-островки обычно определяются как регионы с: 1) длиной более 200 п.н., 2) содержанием G+C более 50%, 3) соотношением наблюдаемого и ожидаемого CpG более 0,6, хотя иногда используются и другие определения. [25] За исключением повторяющихся последовательностей, в геноме человека насчитывается около 25 000 CpG-островков, 75% из которых имеют длину менее 850 п.н. [23] Они являются основными регуляторными единицами, и около 50% CpG-островков расположены в областях промотора генов, в то время как еще 25% лежат в телах генов, часто выступая в качестве альтернативных промоторов. Наоборот, около 60-70% человеческих генов имеют остров CpG в своей промоторной области. [26] [27] Большинство островов CpG конститутивно неметилированы и обогащены для пермиссивной модификации хроматина , такой как метилирование H3K4 . В соматических тканях только 10% островов CpG метилированы, большинство из них расположены в межгенных и внутригенных областях. [ необходима цитата ]

Репрессия CpG-плотных промоторов

Метилирование ДНК, вероятно, присутствовало в некоторой степени у очень ранних предков эукариот. Практически в каждом проанализированном организме метилирование в промоторных областях отрицательно коррелирует с экспрессией генов. [21] [28] CpG-плотные промоторы активно транскрибируемых генов никогда не метилируются, но, наоборот, транскрипционно молчащие гены не обязательно несут метилированный промотор. У мышей и людей около 60–70% генов имеют остров CpG в своей промоторной области, и большинство этих CpG-островков остаются неметилированными независимо от транскрипционной активности гена, как в дифференцированных, так и в недифференцированных типах клеток. [29] [30] Следует отметить, что в то время как метилирование ДНК CpG-островков однозначно связано с репрессией транскрипции, функция метилирования ДНК в CG-бедных промоторах остается неясной; хотя мало доказательств того, что это может быть функционально значимо. [31]

Метилирование ДНК может влиять на транскрипцию генов двумя способами. Во-первых, метилирование самой ДНК может физически препятствовать связыванию транскрипционных белков с геном, [32] и, во-вторых, и, вероятно, более важно, метилированная ДНК может быть связана белками, известными как белки домена связывания метил-CpG (MBD). Затем белки MBD привлекают дополнительные белки в локус, такие как гистондеацетилазы и другие белки ремоделирования хроматина , которые могут модифицировать гистоны , тем самым формируя компактный, неактивный хроматин, называемый гетерохроматином . Эта связь между метилированием ДНК и структурой хроматина очень важна. В частности, потеря белка 2, связывающего метил-CpG (MeCP2), была связана с синдромом Ретта ; а белок 2, связывающего метил-CpG (MBD2), опосредует транскрипционное подавление гиперметилированных генов при «раке». [ необходима цитата ]

Репрессия мобильных элементов

Метилирование ДНК является мощным репрессором транскрипции, по крайней мере в плотных контекстах CpG. Транскрипционная репрессия генов, кодирующих белок, по существу, ограничена очень специфическими классами генов, которые должны быть молчаливыми постоянно и почти во всех тканях. Хотя метилирование ДНК не обладает гибкостью, необходимой для тонкой настройки регуляции генов, его стабильность идеальна для обеспечения постоянного молчания мобильных элементов . [33] Контроль транспозонов является одной из самых древних функций метилирования ДНК, которая является общей для животных, растений и множества простейших. [34] Даже предполагается, что метилирование ДНК развилось именно для этой цели. [35]

Расширение генома

Известно, что метилирование ДНК мобильных элементов связано с расширением генома. Однако эволюционный драйвер расширения генома остается неизвестным. Существует четкая корреляция между размером генома и CpG, что позволяет предположить, что метилирование ДНК мобильных элементов привело к заметному увеличению массы ДНК. [36]

Метилирование тела гена высокотранскрибируемых генов

Функция, которая кажется даже более консервативной, чем подавление транспозона, положительно коррелирует с экспрессией генов. Почти у всех видов, где присутствует метилирование ДНК, метилирование ДНК особенно обогащено в теле высокотранскрибируемых генов. [21] [28] Функция метилирования тела гена не очень хорошо изучена. Совокупность доказательств предполагает, что оно может регулировать сплайсинг [37] и подавлять активность внутригенных транскрипционных единиц (криптических промоутеров или мобильных элементов). [38] Метилирование тела гена, по-видимому, тесно связано с метилированием H3K36. У дрожжей и млекопитающих метилирование H3K36 сильно обогащено в теле высокотранскрибируемых генов. По крайней мере, у дрожжей H3K36me3 привлекает ферменты, такие как гистондеацетилазы, для конденсации хроматина и предотвращения активации криптических стартовых участков. [39] У млекопитающих домен PWWP DNMT3a и DNMT3b связывается с H3K36me3, и эти два фермента привлекаются к телу активно транскрибируемых генов. [ необходима цитата ]

У млекопитающих

Динамика метилирования ДНК во время эмбрионального развития мыши. E3.5-E6 и т. д. относятся к дням после оплодотворения. PGC: первичные половые клетки.

В ходе эмбрионального развития

Паттерны метилирования ДНК в значительной степени стираются, а затем восстанавливаются между поколениями у млекопитающих. Почти все метилирования от родителей стираются, сначала во время гаметогенеза , а затем снова в раннем эмбриогенезе , при этом деметилирование и реметилирование происходят каждый раз. Деметилирование в раннем эмбриогенезе происходит в предимплантационный период в два этапа — первоначально в зиготе , затем в течение первых нескольких циклов эмбриональной репликации морулы и бластулы . Затем волна метилирования происходит во время имплантационной стадии эмбриона, при этом CpG-островки защищены от метилирования. Это приводит к глобальной репрессии и позволяет генам домашнего хозяйства экспрессироваться во всех клетках. На постимплантационной стадии паттерны метилирования являются стадиально- и тканеспецифичными, с изменениями, которые определяют каждый отдельный тип клеток, сохраняющимися стабильно в течение длительного периода. [40] Исследования зачатков конечностей крысы во время эмбриогенеза дополнительно проиллюстрировали динамическую природу метилирования ДНК в развитии. В этом контексте наблюдались различия в глобальном метилировании ДНК на разных стадиях развития и в разных условиях культивирования, что подчеркивает сложную регуляцию метилирования во время органогенеза и ее потенциальные последствия для стратегий регенеративной медицины. [41]

В то время как метилирование ДНК само по себе не является необходимым для транскрипционного сайленсинга, тем не менее, считается, что оно представляет собой «заблокированное» состояние, которое определенно инактивирует транскрипцию. В частности, метилирование ДНК, по-видимому, имеет решающее значение для поддержания моноаллельного сайленсинга в контексте геномного импринтинга и инактивации Х-хромосомы . [42] [43] В этих случаях выраженные и молчащие аллели различаются по своему статусу метилирования, а потеря метилирования ДНК приводит к потере импринтинга и повторной экспрессии Xist в соматических клетках. Во время эмбрионального развития лишь немногие гены изменяют свой статус метилирования, за важным исключением многих генов, специфически экспрессируемых в зародышевой линии. [44] Метилирование ДНК, по-видимому, абсолютно необходимо в дифференцированных клетках , поскольку нокаут любой из трех компетентных ДНК-метилтрансфераз приводит к эмбриональной или послеродовой летальности. Напротив, метилирование ДНК необязательно в недифференцированных типах клеток, таких как внутренняя клеточная масса бластоцисты, первичные зародышевые клетки или эмбриональные стволовые клетки. Поскольку метилирование ДНК, по-видимому, напрямую регулирует только ограниченное количество генов, то, как именно отсутствие метилирования ДНК вызывает гибель дифференцированных клеток, остается открытым вопросом.

Из-за феномена геномного импринтинга материнские и отцовские геномы маркируются по-разному и должны быть правильно перепрограммированы каждый раз, когда они проходят через зародышевую линию. Поэтому во время гаметогенеза первичные зародышевые клетки должны иметь свои исходные двуродительские паттерны метилирования ДНК, стертые и восстановленные на основе пола передающего родителя. После оплодотворения отцовский и материнский геномы снова деметилируются и реметилируются (за исключением дифференциально метилированных областей, связанных с импринтированными генами). Это перепрограммирование, вероятно, требуется для тотипотентности новообразованного эмбриона и стирания приобретенных эпигенетических изменений. [45]

При раке

Во многих патологических процессах, таких как рак , CpG-островки промотора гена приобретают аномальное гиперметилирование, что приводит к транскрипционному молчанию , которое может быть унаследовано дочерними клетками после деления клетки. [46] Изменения метилирования ДНК были признаны важным компонентом развития рака. Гипометилирование, в целом, возникает раньше и связано с хромосомной нестабильностью и потерей импринтинга, тогда как гиперметилирование связано с промоторами и может возникать вторично по отношению к молчанию гена (супрессора онкогена), но может быть целью для эпигенетической терапии . [47] В контексте развития динамические изменения в паттернах метилирования ДНК также имеют значительные последствия. Например, в зачатках конечностей крысы сдвиги в статусе метилирования были связаны с различными стадиями хондрогенеза, что предполагает потенциальную связь между метилированием ДНК и прогрессированием определенных процессов развития. [41]

Глобальное гипометилирование также вовлечено в развитие и прогрессирование рака посредством различных механизмов. [48] Обычно наблюдается гиперметилирование генов-супрессоров опухолей и гипометилирование онкогенов . [49]

Как правило, при прогрессировании рака сотни генов подавляются или активируются . Хотя подавление некоторых генов при раке происходит в результате мутации, большая часть канцерогенного подавления генов является результатом измененного метилирования ДНК (см. Метилирование ДНК при раке ). Метилирование ДНК, вызывающее подавление при раке, обычно происходит на нескольких участках CpG на островах CpG , которые присутствуют в промоторах генов, кодирующих белок. [ необходима цитата ]

Измененная экспрессия микроРНК также подавляет или активирует многие гены при прогрессировании рака (см. микроРНК при раке ). Измененная экспрессия микроРНК происходит посредством гипер/гипометилирования участков CpG в CpG-островках в промоторах, контролирующих транскрипцию микроРНК .

Подавление генов репарации ДНК посредством метилирования CpG-островков в их промоторах, по-видимому, особенно важно при прогрессировании рака (см. метилирование генов репарации ДНК при раке ). [ необходима ссылка ]

При атеросклерозе

Эпигенетические модификации, такие как метилирование ДНК, были вовлечены в сердечно-сосудистые заболевания, включая атеросклероз . В животных моделях атеросклероза сосудистая ткань, а также клетки крови, такие как мононуклеарные клетки крови, демонстрируют глобальное гипометилирование с геноспецифическими областями гиперметилирования. Полиморфизмы метилирования ДНК могут быть использованы в качестве раннего биомаркера атеросклероза, поскольку они присутствуют до того, как наблюдаются поражения, что может обеспечить ранний инструмент для обнаружения и предотвращения риска. [50]

Два типа клеток, нацеленных на полиморфизмы метилирования ДНК, — это моноциты и лимфоциты, которые испытывают общее гипометилирование. Одним из предполагаемых механизмов, стоящих за этим глобальным гипометилированием, является повышенный уровень гомоцистеина, вызывающий гипергомоцистеинемию , известный фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний. Высокие уровни гомоцистеина в плазме ингибируют ДНК-метилтрансферазы, что вызывает гипометилирование. Гипометилирование ДНК влияет на гены, которые изменяют пролиферацию гладкомышечных клеток, вызывают дисфункцию эндотелиальных клеток и увеличивают количество воспалительных медиаторов, все из которых имеют решающее значение в формировании атеросклеротических поражений. [51] Высокие уровни гомоцистеина также приводят к гиперметилированию CpG-островков в промоторной области гена эстрогенового рецептора альфа (ERα), вызывая его подавление. [52] ERα защищает от атеросклероза из-за своего действия в качестве супрессора роста, заставляя гладкомышечные клетки оставаться в состоянии покоя. [53] Таким образом, гиперметилирование промотора ERα позволяет клеткам гладких мышц интимы чрезмерно размножаться и способствовать развитию атеросклеротического поражения. [54]

Другим геном, который испытывает изменение статуса метилирования при атеросклерозе, является транспортер монокарбоксилата (MCT3), который производит белок, ответственный за транспорт лактата и других кетоновых тел из многих типов клеток, включая сосудистые гладкомышечные клетки. У пациентов с атеросклерозом наблюдается увеличение метилирования CpG-островков в экзоне 2, что снижает экспрессию белка MCT3. Снижение регуляции MCT3 ухудшает транспорт лактата и значительно увеличивает пролиферацию гладкомышечных клеток, что еще больше способствует атеросклеротическому поражению. Эксперимент ex vivo с использованием деметилирующего агента децитабина ( 5-аза-2-дезоксицитидина) показал, что он вызывает экспрессию MCT3 дозозависимым образом, поскольку все гиперметилированные сайты в экзоне 2 CpG-островке деметилировались после лечения. Это может служить новым терапевтическим средством для лечения атеросклероза, хотя до сих пор не было проведено никаких исследований на людях. [55]

При сердечной недостаточности

В дополнение к описанному выше атеросклерозу , в сердечной недостаточности человека были выявлены специфические эпигенетические изменения. Они могут варьироваться в зависимости от этиологии заболевания. Например, при ишемической сердечной недостаточности изменения метилирования ДНК были связаны с изменениями в экспрессии генов, которые могут направлять экспрессию генов, связанную с изменениями в сердечном метаболизме, которые, как известно, происходят. [56] Необходимо изучить дополнительные формы сердечной недостаточности (например, диабетическая кардиомиопатия) и сопутствующие заболевания (например, ожирение), чтобы увидеть, насколько распространены эти механизмы. Наиболее поразительно, что при сердечной недостаточности человека эти изменения в метилировании ДНК связаны с расовым и социально-экономическим статусом, который дополнительно влияет на то, как изменяется экспрессия генов, [57] и может влиять на то, как следует лечить сердечную недостаточность человека.

В старении

У людей и других млекопитающих уровни метилирования ДНК можно использовать для точной оценки возраста тканей и типов клеток, формируя точные эпигенетические часы . [58]

Лонгитюдное исследование детей - близнецов показало, что в возрасте от 5 до 10 лет наблюдалось расхождение в моделях метилирования, вызванное скорее влиянием окружающей среды, чем генетическими факторами. [59] Во время старения наблюдается глобальная потеря метилирования ДНК. [49]

В исследовании, в котором анализировались полные метиломы ДНК CD4 + T-клеток у новорожденных, у 26-летнего и 103-летнего индивидуумов было отмечено, что потеря метилирования пропорциональна возрасту. [60] Гипометилированные CpG, наблюдаемые в ДНК долгожителей по сравнению с новорожденными, охватывали все геномные компартменты (промоторы, межгенные , интронные и экзонные области). [60] Однако некоторые гены становятся гиперметилированными с возрастом, включая гены эстрогенового рецептора , p16 , инсулиноподобного фактора роста 2 , [49] ELOVL2 [61] и FHL2 [62]

В упражнении

Было показано, что высокоинтенсивные упражнения приводят к снижению метилирования ДНК в скелетных мышцах. [63] Метилирование промотора PGC-1α и PDK4 немедленно снижалось после высокоинтенсивных упражнений, тогда как метилирование PPAR-γ не снижалось в течение трех часов после упражнений. [63] В то же время шесть месяцев упражнений у ранее малоподвижных мужчин среднего возраста привели к повышению метилирования в жировой ткани . [64] Одно исследование показало возможное увеличение глобального геномного метилирования ДНК белых кровяных клеток при большей физической активности у неиспаноязычных лиц. [65]

В дифференцировке В-клеток

Исследование, в котором изучался метилом В-клеток в течение их цикла дифференциации с использованием бисульфитного секвенирования всего генома (WGBS), показало, что существует гипометилирование от самых ранних стадий до самых дифференцированных стадий. Наибольшее различие в метилировании наблюдается между стадиями В-клеток зародышевого центра и В-клеток памяти. Кроме того, это исследование показало, что существует сходство между опухолями В-клеток и долгоживущими В-клетками в их сигнатурах метилирования ДНК. [18]

В мозгу

Два обзора суммируют доказательства того, что изменения метилирования ДНК в нейронах мозга важны для обучения и памяти. [66] [67] Контекстное обусловливание страха (форма ассоциативного обучения) у животных, таких как мыши и крысы, происходит быстро и чрезвычайно надежно в создании воспоминаний. [68] У мышей [69] и крыс [70] контекстное обусловливание страха в течение 1–24 часов связано с измененным метилированием нескольких тысяч цитозинов ДНК в генах нейронов гиппокампа . Через двадцать четыре часа после контекстного обусловливания страха 9,2% генов в нейронах гиппокампа крыс дифференциально метилированы. [70] У мышей [69] при обследовании через четыре недели после обусловливания метилирование и деметилирование гиппокампа были сброшены до исходных наивных условий. Гиппокамп необходим для формирования воспоминаний, но воспоминания там не хранятся. У таких мышей через четыре недели после контекстного обусловливания страха в корковых нейронах во время поддержания памяти произошли существенные дифференциальные метилирования и деметилирования CpG , и в их передней поясной коре было 1223 дифференциально метилированных гена. [69] Механизмы, направляющие новые метилирования ДНК и новые деметилирования ДНК в гиппокампе во время установления памяти, были обобщены в 2022 году. [71] В этом обзоре также были указаны механизмы, с помощью которых новые паттерны метилирования привели к новым паттернам экспрессии информационной РНК . Эти новые информационные РНК затем транспортировались частицами информационного РНП (нейронными гранулами) в синапсы нейронов, где они могли быть транслированы в белки. [71] Активные изменения в метилировании и деметилировании нейрональной ДНК, по-видимому, действуют как контроллеры синаптического масштабирования и трафика рецепторов глутамата при обучении и формировании памяти . [66]

ДНК-метилтрансферазы (у млекопитающих)

Возможные пути метилирования и деметилирования цитозина. Сокращения: S-аденозил-L-гомоцистеин ( SAH ), S-аденозил-L-метионин ( SAM ), ДНК-метилтрансфераза ( ДНК-МТаза ), Урацил-ДНК-гликозилаза ( UNG )

В клетках млекопитающих метилирование ДНК происходит в основном в положении C5 динуклеотидов CpG и осуществляется двумя общими классами ферментативной активности – поддерживающим метилированием и метилированием de novo . [72]

Поддерживающая активность метилирования необходима для сохранения метилирования ДНК после каждого цикла репликации клеточной ДНК. Без ДНК-метилтрансферазы (DNMT) сам механизм репликации производил бы дочерние цепи, которые не метилированы, и со временем приводил бы к пассивному деметилированию. DNMT1 — это предполагаемая поддерживающая метилтрансфераза, которая отвечает за копирование паттернов метилирования ДНК в дочерние цепи во время репликации ДНК. Мышиные модели с удаленными обеими копиями DNMT1 являются эмбрионально летальными примерно на 9-й день из-за необходимости активности DNMT1 для развития в клетках млекопитающих. [ необходима цитата ]

Считается, что DNMT3a и DNMT3b являются de novo метилтрансферазами, которые устанавливают паттерны метилирования ДНК на ранних стадиях развития. DNMT3L — это белок, гомологичный другим DNMT3, но не обладающий каталитической активностью. Вместо этого DNMT3L помогает de novo метилтрансферазам, увеличивая их способность связываться с ДНК и стимулируя их активность. У мышей и крыс есть третий функциональный фермент de novo метилтрансфераза, называемый DNMT3C, который развился как паралог Dnmt3b путем тандемной дупликации у общего предка грызунов Muroidea. DNMT3C катализирует метилирование промоторов мобильных элементов во время раннего сперматогенеза, активность, которая, как показано, необходима для их эпигенетической репрессии и мужской фертильности. [73] [74] Пока неясно, полагаются ли другие млекопитающие, не имеющие DNMT3C (например, люди), на DNMT3B или DNMT3A для de novo метилирования транспонируемых элементов в зародышевой линии. Наконец, DNMT2 (TRDMT1) был идентифицирован как гомолог ДНК-метилтрансферазы, содержащий все 10 мотивов последовательности, общих для всех ДНК-метилтрансфераз; однако DNMT2 (TRDMT1) не метилирует ДНК, а вместо этого метилирует цитозин-38 в антикодоновой петле аспарагиновой кислоты транспортной РНК. [75]

Поскольку многие гены-супрессоры опухолей подавляются метилированием ДНК во время канцерогенеза , были предприняты попытки повторно экспрессировать эти гены путем ингибирования DNMT. 5-Аза-2'-дезоксицитидин ( децитабин ) — это аналог нуклеозида , который ингибирует DNMT, захватывая их в ковалентный комплекс на ДНК, предотвращая этап β-элиминации катализа, что приводит к деградации ферментов. Однако для того, чтобы децитабин был активным, он должен быть включен в геном клетки, что может вызвать мутации в дочерних клетках, если клетка не погибнет. Кроме того, децитабин токсичен для костного мозга, что ограничивает размер его терапевтического окна. Эти подводные камни привели к разработке антисмысловой РНК-терапии, которая нацелена на DNMT, деградируя их мРНК и предотвращая их трансляцию . Однако в настоящее время неясно, достаточно ли воздействия только на DNMT1 для реактивации генов-супрессоров опухолей, подавленных метилированием ДНК. [ необходима цитата ]

В растениях

Значительный прогресс был достигнут в понимании метилирования ДНК в модельном растении Arabidopsis thaliana . Метилирование ДНК у растений отличается от метилирования ДНК у млекопитающих: в то время как метилирование ДНК у млекопитающих в основном происходит на нуклеотиде цитозина в сайте CpG , у растений цитозин может быть метилирован в сайтах CpG, CpHpG и CpHpH, где H представляет собой любой нуклеотид, кроме гуанина. [76] В целом, ДНК Arabidopsis сильно метилирована, масс-спектрометрический анализ показал, что 14% цитозинов модифицированы. [9] : аннотация  Позднее данные бисульфитного секвенирования показали, что около 25% сайтов CG Arabidopsis метилированы, но эти уровни варьируются в зависимости от географического расположения образцов Arabidopsis (растения на севере более сильно метилированы, чем южные образцы). [77]

Основными ферментами метилтрансфераз ДНК Arabidopsis , которые переносят и ковалентно прикрепляют метильные группы к ДНК, являются DRM2, MET1 и CMT3. Оба белка DRM2 и MET1 имеют значительную гомологию с метилтрансферазами млекопитающих DNMT3 и DNMT1 соответственно, тогда как белок CMT3 уникален для царства растений. В настоящее время существует два класса ДНК-метилтрансфераз: 1) класс de novo или ферменты, которые создают новые метки метилирования на ДНК; 2) класс поддержания, который распознает метки метилирования на родительской цепи ДНК и переносит новое метилирование на дочерние цепи после репликации ДНК. DRM2 является единственным ферментом, который был вовлечен в качестве de novo ДНК-метилтрансферазы. Также было показано, что DRM2, наряду с MET1 и CMT3, участвует в поддержании меток метилирования посредством репликации ДНК. [78] Другие ДНК-метилтрансферазы экспрессируются в растениях, но не имеют известной функции (см. базу данных хроматина).

Уровни метилирования ДНК по всему геному сильно различаются между видами растений, а цитозины Arabidopsis, как правило, менее плотно метилированы, чем у других растений. Например, ~92,5% цитозинов CpG метилированы у Beta vulgaris . [79] Модели метилирования также различаются в зависимости от контекста последовательности цитозина; повсеместно метилирование CpG выше, чем метилирование CHG и CHH, и метилирование CpG можно обнаружить как в активных генах, так и в мобильных элементах, в то время как CHG и CHH обычно относятся к молчащим мобильным элементам. [80] [76]

Неясно, как клетка определяет места метилирования ДНК de novo , но данные свидетельствуют о том, что для многих (хотя и не всех) мест задействовано РНК-направленное метилирование ДНК (RdDM). При RdDM специфические транскрипты РНК производятся из геномной ДНК-матрицы, и эта РНК образует вторичные структуры, называемые двухцепочечными молекулами РНК. [81] Двухцепочечные РНК через пути малой интерферирующей РНК ( siRNA ) или микроРНК ( miRNA ) направляют de novo метилирование ДНК исходного геномного места, которое произвело РНК. [81] Считается, что этот тип механизма важен для клеточной защиты от РНК-вирусов и/или транспозонов , оба из которых часто образуют двухцепочечную РНК, которая может быть мутагенной для генома хозяина. Метилируя их геномные местоположения, посредством пока еще плохо изученного механизма, они отключаются и больше не активны в клетке, защищая геном от их мутагенного эффекта. Недавно было описано, что метилирование ДНК является основным фактором, определяющим формирование эмбриогенных культур из эксплантов в древесных растениях, и считается основным механизмом, который объясняет слабую реакцию зрелых эксплантов на соматический эмбриогенез в растениях (Isah 2016). [ необходима цитата ]

У насекомых

Различные отряды насекомых демонстрируют различные паттерны метилирования ДНК: от почти необнаруживаемых уровней у мух до низких уровней у бабочек и более высоких у настоящих клопов и некоторых тараканов (до 14% всех участков CG у Blattella asahinai ). [82]

Функциональное метилирование ДНК было обнаружено у медоносных пчел. [83] [84] Метки метилирования ДНК находятся в основном на теле гена, и современные взгляды на функцию метилирования ДНК заключаются в регуляции генов посредством альтернативного сплайсинга [85]

Уровни метилирования ДНК у Drosophila melanogaster практически не поддаются обнаружению. [86] Чувствительные методы, применяемые к ДНК Drosophila, предполагают уровни в диапазоне 0,1–0,3% от общего цитозина. [87] Исследование 2014 года показало, что низкий уровень метилирования у плодовых мушек проявляется «в определенных коротких мотивах и не зависит от активности DNMT2». [88] Кроме того, высокочувствительные подходы масс-спектрометрии [89] теперь продемонстрировали наличие низких (0,07%), но значительных уровней метилирования аденина на самых ранних стадиях эмбриогенеза Drosophila.

В грибах

Многие грибы имеют низкие уровни метилирования цитозина (от 0,1 до 0,5%), тогда как у других грибов метилировано до 5% генома. [90] Это значение, по-видимому, варьируется как среди видов, так и среди изолятов одного и того же вида. [91] Также имеются данные о том, что метилирование ДНК может быть вовлечено в специфичный для состояния контроль экспрессии генов у грибов. [ необходима цитата ] Однако при пределе обнаружения 250 аттомолей с использованием сверхвысокой чувствительной масс-спектрометрии метилирование ДНК не было подтверждено в одноклеточных видах дрожжей, таких как Saccharomyces cerevisiae или Schizosaccharomyces pombe , что указывает на то, что дрожжи не обладают этой модификацией ДНК. [9] : аннотация 

Хотя пивные дрожжи ( Saccharomyces ), делящиеся дрожжи ( Schizosaccharomyces ) и Aspergillus flavus [92] не имеют обнаруживаемого метилирования ДНК, модельный нитчатый гриб Neurospora crassa имеет хорошо охарактеризованную систему метилирования. [93] Несколько генов контролируют метилирование в Neurospora , и мутация ДНК-метилтрансферазы, dim-2 , устраняет все метилирование ДНК, но не влияет на рост или половое размножение. В то время как геном Neurospora имеет очень мало повторяющейся ДНК, половина метилирования происходит в повторяющейся ДНК, включая реликты транспозона и центромерную ДНК. Возможность оценивать другие важные явления в генетическом фоне с дефицитом ДНК-метилазы делает Neurospora важной системой для изучения метилирования ДНК. [ необходима цитата ]

У других эукариот

Метилирование ДНК в значительной степени отсутствует у Dictyostelium discoidium [94] , где оно, по-видимому, встречается примерно в 0,006% цитозинов. [6] Напротив, метилирование ДНК широко распространено у Physarum polycephalum [95] , где 5-метилцитозин составляет до 8% от общего количества цитозина [4].

У бактерий

Все метилирования в прокариоте . В некоторых прокариотических организмах представлены все три ранее известных типа метилирования ДНК (N4-метилцитозин: m4C, 5-метилцитозин: m5C и N6-метиладенин: m6A). Здесь показаны шесть примеров, два из которых относятся к домену Archaea, а четыре — к домену Bacteria. Информация взята из работы Blow et al. (2016). [96] В левом столбце приведены названия видов организмов, справа — примеры метилированных мотивов ДНК. Полные названия архей и штаммов бактерий приведены в соответствии с таксономией NCBI: "Methanocaldococcus jannaschii DSM 2661", "Methanocorpusculum labreanum Z", "Clostridium perfringens ATCC 13127", "Geopsychrobacter electrodiphilus DSM 16401", "Rhodopseudomonas palustris CGA009" и "Salmonella enterica subsp. enterica serovar Paratyphi A str. ATCC 9150".

Метилирование аденина или цитозина опосредовано системами модификации рестрикции многих бактерий , в которых определенные последовательности ДНК периодически метилируются по всему геному. [97] Метилаза — это фермент, который распознает определенную последовательность и метилирует одно из оснований в этой последовательности или рядом с ней. Чужеродные ДНК (которые не метилированы таким образом), введенные в клетку, разрушаются специфичными для последовательности рестриктазами и расщепляются. Бактериальная геномная ДНК не распознается этими рестриктазами. Метилирование нативной ДНК действует как своего рода примитивная иммунная система, позволяя бактериям защищать себя от заражения бактериофагом . [ требуется цитата ]

Аденинметилтрансфераза ДНК E. coli (Dam) — это фермент с молекулярной массой ~32 кДа, который не относится к системе рестрикции/модификации. Целевой последовательностью распознавания для Dam E. coli является GATC, поскольку метилирование происходит в положении N6 аденина в этой последовательности (G meATC). Три пары оснований, фланкирующие каждую сторону этого сайта, также влияют на связывание ДНК с Dam. Dam играет несколько ключевых ролей в бактериальных процессах, включая репарацию несоответствий, синхронизацию репликации ДНК и экспрессию генов. В результате репликации ДНК статус сайтов GATC в геноме E. coli меняется с полностью метилированного на полуметилированный. Это происходит потому, что аденин, введенный в новую цепь ДНК, не метилирован. Повторное метилирование происходит в течение двух-четырех секунд, в течение которых исправляются ошибки репликации в новой цепи. Метилирование или его отсутствие является маркером, который позволяет аппарату репарации клетки различать шаблон и зарождающиеся цепи. Было показано, что изменение активности Dam в бактериях приводит к увеличению частоты спонтанных мутаций. Жизнеспособность бактерий снижается у мутантов dam, у которых также отсутствуют некоторые другие ферменты репарации ДНК, что является дополнительным доказательством роли Dam в репарации ДНК.

Один из регионов ДНК, который сохраняет свой полуметилированный статус дольше, — это начало репликации , которое имеет обилие сайтов GATC. Это центральный элемент бактериального механизма синхронизации репликации ДНК. SeqA связывается с началом репликации, изолируя его и, таким образом, предотвращая метилирование. Поскольку полуметилированные начала репликации неактивны, этот механизм ограничивает репликацию ДНК одним разом за клеточный цикл.

Экспрессия некоторых генов, например, тех, которые кодируют экспрессию пилей в E. coli , регулируется метилированием участков GATC в промоторной области оперона гена. Условия окружающей среды клеток сразу после репликации ДНК определяют, блокируется ли Dam от метилирования области, проксимальной или дистальной от промоторной области. После того, как шаблон метилирования создан, транскрипция гена пилей блокируется в положении «включено» или «выключено» до тех пор, пока ДНК не будет снова реплицирована. В E. coli эти опероны пилей играют важную роль в вирулентности при инфекциях мочевыводящих путей. Было высказано предположение [ кем? ] , что ингибиторы Dam могут действовать как антибиотики.

С другой стороны, ДНК-цитозинметилаза нацеливается на сайты CCAGG и CCTGG, чтобы метилировать цитозин в положении C5 (C meC(A/T) GG). Другой фермент метилазы, EcoKI, вызывает метилирование аденинов в последовательностях AAC(N 6 )GTGC и GCAC(N 6 )GTT.

Было показано, что у Clostridioides difficile метилирование ДНК в целевом мотиве CAAAAA влияет на споруляцию , ключевой этап в передаче заболевания, а также на длину клеток, образование биопленки и колонизацию хозяина. [98]

Молекулярное клонирование

Большинство штаммов, используемых молекулярными биологами, являются производными E. coli K-12 и обладают как Dam, так и Dcm, но существуют коммерчески доступные штаммы, которые являются dam-/dcm- (отсутствие активности любой из метилаз). Фактически, возможно деметилировать ДНК, извлеченную из штаммов dam+/dcm+, трансформировав ее в штаммы dam-/dcm-. Это помогло бы переварить последовательности, которые не распознаются чувствительными к метилированию рестрикционными ферментами. [99] [100]

Фермент рестрикции DpnI может распознавать сайты 5'-GmeATC-3' и переваривать метилированную ДНК. Будучи таким коротким мотивом, он часто встречается в последовательностях случайно, и поэтому его основное применение для исследователей заключается в деградации шаблонной ДНК после ПЦР (продукты ПЦР не метилируются, поскольку в реакции не присутствуют метилазы). Аналогично, некоторые коммерчески доступные ферменты рестрикции чувствительны к метилированию в своих родственных сайтах рестрикции и должны, как упоминалось ранее, использоваться на ДНК, пропущенной через штамм dam-/dcm-, чтобы обеспечить разрезание. [ необходима цитата ]

Обнаружение

Метилирование ДНК можно обнаружить с помощью следующих анализов, которые в настоящее время используются в научных исследованиях: [101]

Дифференциально метилированные области (DMR)

Дифференциально метилированные регионы , которые являются геномными регионами с различными статусами метилирования среди нескольких образцов (тканей, клеток, индивидуумов или других), рассматриваются как возможные функциональные регионы, участвующие в регуляции транскрипции генов. Идентификация DMR среди нескольких тканей (T-DMR) обеспечивает всесторонний обзор эпигенетических различий среди тканей человека. [113] Например, эти метилированные регионы, которые являются уникальными для определенной ткани, позволяют людям различать типы тканей, такие как сперма и вагинальная жидкость. Текущие исследования, проведенные Ли и соавторами, показали, что DACT1 и USP49 положительно идентифицируют сперму, исследуя T-DMR. [114] Использование T-DMR оказалось полезным при идентификации различных жидкостей организма, обнаруженных на местах преступлений. Исследователи в области судебной экспертизы в настоящее время ищут новые T-DMR в генах для использования в качестве маркеров в судебно-медицинском анализе ДНК. DMR между раковыми и нормальными образцами (C-DMR) демонстрируют аберрантное метилирование при раке. [115] Хорошо известно, что метилирование ДНК связано с дифференциацией и пролиферацией клеток. [116] Многие DMR были обнаружены на стадиях развития (D-DMR) [117] и в ходе перепрограммирования (R-DMR). [118] Кроме того, существуют внутрииндивидуальные DMR (Intra-DMR) с продольными изменениями в глобальном метилировании ДНК с увеличением возраста у данного индивидуума. [119] Существуют также межиндивидуальные DMR (Inter-DMR) с различными паттернами метилирования у нескольких индивидуумов. [120]

QDMR (Quantitative Differentially Methylated Regions) — это количественный подход к количественной оценке разницы метилирования и идентификации DMR из профилей метилирования по всему геному путем адаптации энтропии Шеннона. [121] Безплатформенная и безвидовая природа QDMR делает его потенциально применимым к различным данным метилирования. Этот подход обеспечивает эффективный инструмент для высокопроизводительной идентификации функциональных областей, участвующих в эпигенетической регуляции. QDMR можно использовать как эффективный инструмент для количественной оценки разницы метилирования и идентификации DMR в нескольких образцах. [122]

Анализ набора генов (он же анализ путей; обычно выполняется такими инструментами, как DAVID, GoSeq или GSEA) показал себя крайне предвзятым при применении к данным метилирования с высокой пропускной способностью (например, MeDIP-seq, MeDIP-ChIP, HELP-seq и т. д.), и поэтому во многих исследованиях ошибочно сообщалось о гиперметилировании генов, связанных с развитием и дифференциацией; было высказано предположение, что это можно исправить с помощью перестановок меток образцов или с помощью статистической модели для контроля различий в количестве зондов CpG / сайтов CpG, нацеленных на каждый ген. [123]

Метки метилирования ДНК

Метки метилирования ДНК — геномные регионы со специфическими паттернами метилирования в определенном биологическом состоянии, таком как ткань, тип клетки, индивидуум — рассматриваются как возможные функциональные регионы, участвующие в регуляции транскрипции генов. Хотя различные типы клеток человека могут иметь один и тот же геном, эти клетки имеют разные метиломы. Систематическая идентификация и характеристика меток метилирования в разных типах клеток имеют решающее значение для понимания сложной регуляторной сети для определения судьбы клеток. Хунбо Лю и др. предложили основанную на энтропии структуру, названную SMART, для интеграции метиломов бисульфитного секвенирования всего генома в 42 человеческих тканях/клетках и идентифицировали 757 887 сегментов генома. [124] Почти 75% сегментов показали равномерное метилирование во всех типах клеток. Из оставшихся 25% сегментов они идентифицировали специфические для типа клеток метки гипо/гиперметилирования, которые были специфически гипо/гиперметилированы в меньшинстве типов клеток, используя статистический подход, и представили атлас меток метилирования человека. Дальнейший анализ показал, что метки гипометилирования, специфичные для типа клеток, были обогащены посредством H3K27ac и сайтов связывания факторов транскрипции в манере, специфичной для типа клеток. В частности, они наблюдали, что метки гипометилирования, специфичные для типа клеток, связаны с супер-энхансерами, специфичными для типа клеток, которые управляют экспрессией генов идентичности клеток. Эта структура обеспечивает дополнительную функциональную аннотацию генома человека и помогает выяснить критические особенности и функции гипометилирования, специфичного для типа клеток. [ необходима цитата ]

Инструмент анализа и составления отчетов по специфическому метилированию на основе энтропии, называемый «SMART», который фокусируется на интеграции большого количества метиломов ДНК для идентификации de novo меток метилирования, специфичных для типа клеток. Последняя версия SMART фокусируется на трех основных функциях, включая идентификацию de novo дифференциально метилированных регионов (DMR) путем сегментации генома, идентификацию DMR из предопределенных областей интереса и идентификацию дифференциально метилированных сайтов CpG. [125]

При идентификации и обнаружении биологических жидкостей

Метилирование ДНК позволяет анализировать несколько тканей в одном анализе, а также идентифицировать небольшие количества жидкости организма с использованием извлеченной ДНК. Обычно два подхода к метилированию ДНК — это либо чувствительные к метилированию рестрикционные ферменты, либо обработка бисульфитом натрия. [126] Чувствительные к метилированию рестрикционные ферменты работают, расщепляя определенные CpG, цитозин и гуанин, разделенные только одной фосфатной группой, сайты распознавания, когда CpG метилирован. Напротив, неметилированные цитозины трансформируются в урацил, и в этом процессе метилированные цитозины остаются метилированными. В частности, профили метилирования могут дать представление о том, когда или как жидкости организма были оставлены на месте преступления, определить вид жидкости организма и приблизительный возраст, пол и фенотипические характеристики преступников. [127] Исследования указывают на различные маркеры, которые можно использовать для метилирования ДНК. Решение о том, какой маркер использовать для анализа, является одним из первых шагов идентификации жидкостей организма. В целом маркеры выбираются путем изучения ранее проведенных исследований. Выбранные маркеры идентификации должны давать положительный результат для одного типа клеток. Одна часть хромосомы, которая является областью фокусировки при проведении метилирования ДНК, представляет собой тканеспецифичные дифференциально метилированные регионы, T-DMR. Степень метилирования T-DMR варьируется в зависимости от жидкости организма. [127] Исследовательская группа разработала систему маркеров, которая является двойной. Первый маркер метилирован только в целевой жидкости, в то время как второй метилирован в остальных жидкостях. [110] Например, если маркер венозной крови A неметилирован, а маркер венозной крови B метилирован в жидкости, это указывает на присутствие только венозной крови. Напротив, если маркер венозной крови A метилирован, а маркер венозной крови B неметилирован в некоторой жидкости, то это указывает на то, что венозная кровь находится в смеси жидкостей. Примерами маркеров метилирования ДНК являются Mens1 (менструальная кровь), Spei1 (слюна) и Sperm2 (семенная жидкость).

Метилирование ДНК обеспечивает относительно хорошие средства чувствительности при идентификации и обнаружении жидкостей организма. В одном исследовании для подтверждения успешных результатов потребовалось всего десять нанограммов образца. [128] Метилирование ДНК обеспечивает хорошее различение смешанных образцов, поскольку оно включает маркеры, которые подают сигналы «включено или выключено». Метилирование ДНК не является непроницаемым для внешних условий. Даже в условиях деградации с использованием методов метилирования ДНК маркеры достаточно стабильны, чтобы все еще были заметные различия между деградированными образцами и контрольными образцами. В частности, в одном исследовании было обнаружено, что не было никаких заметных изменений в паттернах метилирования в течение длительного периода времени. [127]

Обнаружение метилирования ДНК в бесклеточной ДНК и других жидкостях организма в последнее время стало одним из основных подходов к жидкой биопсии . [129] В частности, идентификация специфичных для тканей и заболеваний паттернов позволяет проводить неинвазивное обнаружение и мониторинг таких заболеваний, как рак. [130] По сравнению со строго геномными подходами к жидкой биопсии, профилирование метилирования ДНК предлагает большее количество дифференциально метилированных участков CpG и дифференциально метилированных областей (DMRS), что потенциально повышает его чувствительность. Алгоритмы деконволюции сигнала, основанные на метилировании ДНК, были успешно применены к бесклеточной ДНК и могут номинировать ткань происхождения раковых заболеваний неизвестной первичной природы, отторжения аллотрансплантата и устойчивости к гормональной терапии. [131]

Вычислительное предсказание

Метилирование ДНК также может быть обнаружено с помощью вычислительных моделей с помощью сложных алгоритмов и методов. Вычислительные модели могут облегчить глобальное профилирование метилирования ДНК по хромосомам, и часто такие модели быстрее и дешевле в исполнении, чем биологические анализы. Такие современные вычислительные модели включают Bhasin, et al. , [132] Bock, et al ., [133] и Zheng, et al . [134] [135] Вместе с биологическим анализом эти методы значительно облегчают анализ метилирования ДНК.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ DB Dunn, JD Smith: «Наличие 6-метиламинопурина в дезоксирибонуклеиновых кислотах». В: Biochem J. 68(4), апрель 1958 г., стр. 627–636. PMID 13522672. PMC  1200409.
  2. ^ Б. Ф. Ванюшин, С. Г. Ткачева, А. Н. Белозерский: "Редкие основания в ДНК животных". В: Природа . 225, 1970, с. 948–949. ПМИД  4391887.
  3. ^ Мелани Эрлих, Мигель А. Гама-Соса, Лаура Х. Каррейра, Ларс Г. Льюнгдаль, Кеннет К. Куо, Чарльз В. Герке: «Метилирование ДНК у термофильных бактерий: N6-метилцитозин, 5-метилцитозин и N6-метиладенин». В: Nucleic Acids Research . 13, 1985, S. 1399. PMID 4000939. PMC  341080.
  4. ^ ab Evans HH, Evans TE (декабрь 1970 г.). «Метилирование дезоксирибонуклеиновой кислоты Physarum polycephalum в различные периоды митотического цикла». Журнал биологической химии . 245 (23): 6436–6441. doi : 10.1016/S0021-9258(18)62627-4 . PMID  5530731.Значок открытого доступа
  5. ^ Смит СС, Ратер ДИ (июль 1991). «Отсутствие 5-метилцитозина в ДНК Dictyostelium discoideum». Биохимический журнал . 277 (1): 273–275. doi :10.1042/bj2770273. PMC 1151219. PMID  1713034 . 
  6. ^ ab Drewell RA, Cormier TC, Steenwyk JL, St Denis J, Tabima JF, Dresch JM, Larochelle DA (апрель 2023 г.). «Геном Dictyostelium discoideum не имеет значительного метилирования ДНК и раскрывает палиндромные последовательности как источник ложноположительных результатов при бисульфитном секвенировании». NAR Genomics Bioinformatics . 5 (2): lqad035. doi :10.1093/nargab/lqad035. PMC 10111430 . PMID  37081864. 
  7. ^ Hu CW, Chen JL, Hsu YW, Yen CC, Chao MR (январь 2015 г.). «Анализ следов метилированных и гидроксиметилированных цитозинов в ДНК методом изотопного разбавления LC-MS/MS: первые доказательства метилирования ДНК у Caenorhabditis elegans». The Biochemical Journal . 465 (1): 39–47. doi :10.1042/bj20140844. PMID  25299492.
  8. ^ Bird A (декабрь 2001 г.). «Молекулярная биология. Разговор о метилировании между гистонами и ДНК». Science's Compass. Science . 294 (5549): 2113–2115. doi :10.1126/science.1066726. hdl : 1842/464 . PMID  11739943. S2CID  82947750. В результате этого процесса, известного как точечная мутация, вызванная повторением (RIP), геном Neurospora дикого типа содержит небольшую фракцию метилированной ДНК, большая часть ДНК остается неметилированной.Значок открытого доступа
  9. ^ abc Capuano F, Mülleder M, Kok R, Blom HJ, Ralser M (апрель 2014 г.). «Цитозиновое метилирование ДНК обнаружено у Drosophila melanogaster, но отсутствует у Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe и других видов дрожжей». Аналитическая химия . 86 (8): 3697–3702. doi :10.1021/ac500447w. PMC 4006885 . PMID  24640988. 
  10. ^ Ratel D, Ravanat JL, Berger F, Wion D (март 2006 г.). «N6-метиладенин: другое метилированное основание ДНК». BioEssays . 28 (3): 309–315. doi :10.1002/bies.20342. PMC 2754416. PMID  16479578 . 
  11. ^ Wu TP, Wang T, Seetin MG, Lai Y, Zhu S, Lin K и др. (апрель 2016 г.). «Метилирование ДНК по N(6)-аденину в эмбриональных стволовых клетках млекопитающих». Nature . 532 (7599): 329–333. Bibcode :2016Natur.532..329W. doi :10.1038/nature17640. PMC 4977844 . PMID  27027282. 
  12. ^ Анжела Бекеши и Беата Дж. Вертесси «Урацил в ДНК: ошибка или сигнал?»
  13. ^ Rana AK, Ankri S (2016). «Возрождение мира РНК: взгляд на появление РНК-метилтрансфераз». Frontiers in Genetics . 7 : 99. doi : 10.3389/fgene.2016.00099 . PMC 4893491. PMID  27375676 . 
  14. ^ Dodge JE, Ramsahoye BH, Wo ZG, Okano M, Li E (май 2002 г.). «De novo метилирование провируса MMLV в эмбриональных стволовых клетках: CpG против не-CpG метилирования». Gene . 289 (1–2): 41–48. doi :10.1016/S0378-1119(02)00469-9. PMID  12036582.
  15. ^ Haines TR, Rodenhiser DI, Ainsworth PJ (декабрь 2001 г.). «Аллель-специфическое не-CpG-метилирование гена Nf1 во время раннего развития мыши». Developmental Biology . 240 (2): 585–598. doi : 10.1006/dbio.2001.0504 . PMID  11784085.
  16. ^ ab Lister R, Pelizzola M, Dowen RH, Hawkins RD, Hon G, Tonti-Filippini J, et al. (Ноябрь 2009). "Human DNA methylomes at base resolution show broadenly epigenomic differences". Nature . 462 (7271): 315–322. Bibcode :2009Natur.462..315L. doi :10.1038/nature08514. PMC 2857523 . PMID  19829295. 
  17. ^ Lister R, Mukamel EA, Nery JR, Urich M, Puddifoot CA, Johnson ND и др. (август 2013 г.). «Глобальная эпигеномная реконфигурация во время развития мозга млекопитающих». Science . 341 (6146): 1237905. doi :10.1126/science.1237905. PMC 3785061 . PMID  23828890. 
  18. ^ ab Kulis M, Merkel A, Heath S, Queirós AC, Schuyler RP, Castellano G и др. (июль 2015 г.). «Полногеномный отпечаток ДНК-метилома во время дифференциации В-клеток человека». Nature Genetics . 47 (7): 746–756. doi :10.1038/ng.3291. PMC 5444519 . PMID  26053498. 
  19. ^ Tost J (январь 2010 г.). «Метилирование ДНК: введение в биологию и изменения перспективного биомаркера, связанные с болезнями». Молекулярная биотехнология . 44 (1): 71–81. doi :10.1007/s12033-009-9216-2. PMID  19842073. S2CID  20307488.
  20. ^ Stadler MB, Murr R, Burger L, Ivanek R, Lienert F, Schöler A и др. (декабрь 2011 г.). «Факторы связывания ДНК формируют метилом мыши в дистальных регуляторных регионах». Nature . 480 (7378): 490–495. doi : 10.1038/nature11086 . PMID  22170606.
  21. ^ abc Zemach A, McDaniel IE, Silva P, Zilberman D (май 2010 г.). "Genome-wide evolutionary analysis of eukaryotic DNA methylation". Science (ScienceExpress Report). 328 (5980): 916–919. Bibcode :2010Sci...328..916Z. doi : 10.1126/science.1186366 . PMID  20395474. S2CID  206525166. Здесь мы количественно оцениваем метилирование ДНК в семнадцати эукариотических геномах....Значок открытого доступаДополнительные данные, по-видимому, доступны только через платный доступ к science.sciencemag.org.
  22. ^ Suzuki MM, Kerr AR, De Sousa D, Bird A (май 2007). «CpG-метилирование направлено на транскрипционные единицы в геноме беспозвоночных». Genome Research . 17 (5): 625–631. doi :10.1101/gr.6163007. PMC 1855171. PMID  17420183 . 
  23. ^ ab Lander ES, Linton LM, Birren B, Nusbaum C, Zody MC, Baldwin J, et al. (февраль 2001 г.). «Первоначальное секвенирование и анализ генома человека». Nature . 409 (6822): 860–921. Bibcode :2001Natur.409..860L. doi : 10.1038/35057062 . hdl : 2027.42/62798 . PMID  11237011.
  24. ^ Bird AP (1986-05-15). "CpG-богатые острова и функция метилирования ДНК". Nature . 321 (6067): 209–213. Bibcode :1986Natur.321..209B. doi :10.1038/321209a0. PMID  2423876. S2CID  4236677.
  25. ^ Гардинер-Гарден М, Фроммер М (июль 1987). «CpG-островки в геномах позвоночных». Журнал молекулярной биологии . 196 (2): 261–282. doi :10.1016/0022-2836(87)90689-9. PMID  3656447.
  26. ^ Illingworth RS, Gruenewald-Schneider U, Webb S, Kerr AR, James KD, Turner DJ и др. (сентябрь 2010 г.). «Острова CpG-сироты идентифицируют многочисленные консервативные промоторы в геноме млекопитающих». PLOS Genetics . 6 (9): e1001134. doi : 10.1371/journal.pgen.1001134 . PMC 2944787 . PMID  20885785. 
  27. ^ Saxonov S, Berg P, Brutlag DL (январь 2006 г.). «Полногеномный анализ динуклеотидов CpG в геноме человека различает два различных класса промоторов». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (5): 1412–1417. Bibcode : 2006PNAS..103.1412S. doi : 10.1073/pnas.0510310103 . PMC 1345710. PMID  16432200 . 
  28. ^ ab Feng S, Cokus SJ, Zhang X, Chen PY, Bostick M, Goll MG и др. (май 2010 г.). «Сохранение и расхождение паттернов метилирования у растений и животных». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (19): 8689–8694. doi : 10.1073/pnas.1002720107 . PMC 2889301. PMID  20395551 . 
  29. ^ Mohn F, Weber M, Rebhan M, Roloff TC, Richter J, Stadler MB и др. (июнь 2008 г.). «Линейно-специфические поликомбовые мишени и метилирование ДНК de novo определяют ограничение и потенциал нейрональных предшественников». Molecular Cell . 30 (6): 755–766. doi : 10.1016/j.molcel.2008.05.007 . PMID  18514006.
  30. ^ Вебер М., Хеллманн И., Штадлер М.Б., Рамос Л., Паабо С., Ребхан М., Шюбелер Д. (апрель 2007 г.). «Распределение, потенциал подавления и эволюционное влияние метилирования промотора ДНК в геноме человека». Nature Genetics . 39 (4): 457–466. doi :10.1038/ng1990. PMID  17334365. S2CID  22446734.
  31. ^ Schübeler D (январь 2015). «Функция и информационное содержание метилирования ДНК». Nature . 517 (7534): 321–326. Bibcode :2015Natur.517..321S. doi :10.1038/nature14192. PMID  25592537. S2CID  4403755.
  32. ^ Choy MK, Movassagh M, Goh HG, Bennett MR, Down TA, Foo RS (сентябрь 2010 г.). "Genome-wide conserved transtribution factor binding motifs are hyper-methylated". BMC Genomics . 11 (1): 519. doi : 10.1186/1471-2164-11-519 . PMC 2997012 . PMID  20875111. 
  33. ^ Dahlet T, Argüeso Lleida A, Al Adhami H, Dumas M, Bender A, Ngondo RP и др. (июнь 2020 г.). «Genome-wide analysis in the mouse egg reveals the important of DNA methylation for transcription integrity». Nature Communications . 11 (1): 3153. Bibcode :2020NatCo..11.3153D. doi :10.1038/s41467-020-16919-w. PMC 7305168 . PMID  32561758. 
  34. ^ Huff JT, Zilberman D (март 2014). «Dnmt1-независимое метилирование CG способствует позиционированию нуклеосом у различных эукариот». Cell . 156 (6): 1286–1297. doi :10.1016/j.cell.2014.01.029. PMC 3969382 . PMID  24630728. 
  35. ^ Yoder JA, Walsh CP, Bestor TH (август 1997). «Метилирование цитозина и экология внутригеномных паразитов». Trends in Genetics . 13 (8): 335–340. doi : 10.1016/s0168-9525(97)01181-5 . PMID  9260521.
  36. ^ Zhou W, Liang G, Molloy PL, Jones PA (август 2020 г.). «Метилирование ДНК обеспечивает расширение генома с помощью мобильных элементов». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 117 (32): 19359–19366. Bibcode : 2020PNAS..11719359Z. doi : 10.1073/pnas.1921719117 . PMC 7431005. PMID  32719115. 
  37. ^ Лев Маор Г, Йеарим А, Аст Г (май 2015). «Альтернативная роль метилирования ДНК в регуляции сплайсинга». Тенденции в генетике . 31 (5): 274–280. doi :10.1016/j.tig.2015.03.002. PMID  25837375. S2CID  34258335.
  38. ^ Maunakea AK, Nagarajan RP, Bilenky M, Ballinger TJ, D'Souza C, Fouse SD и др. (Июль 2010 г.). «Консервативная роль внутригенного метилирования ДНК в регуляции альтернативных промоторов». Nature . 466 (7303): 253–257. Bibcode :2010Natur.466..253M. doi :10.1038/nature09165. PMC 3998662 . PMID  20613842. 
  39. ^ Carrozza MJ, Li B, Florens L, Suganuma T, Swanson SK, Lee KK и др. (ноябрь 2005 г.). «Метилирование гистона H3 с помощью Set2 направляет деацетилирование кодирующих областей с помощью Rpd3S для подавления ложной внутригенной транскрипции». Cell . 123 (4): 581–592. doi : 10.1016/j.cell.2005.10.023 . PMID  16286007. S2CID  9328002.
  40. ^ Cedar H, Bergman Y (июль 2012 г.). «Программирование паттернов метилирования ДНК». Annual Review of Biochemistry . 81 : 97–117. doi :10.1146/annurev-biochem-052610-091920. PMID  22404632. – через Annual Reviews (требуется подписка)
  41. ^ ab Мужич Радович В, Буноза П, Марич Т, Химельрайх-Перич М, Булич-Якуш Ф, Такахаши М и др. (Июль 2022 г.). «Глобальное метилирование ДНК и хондрогенез зачатков конечностей крысы в ​​трехмерной системе культивирования органов». Bosnian Journal of Basic Medical Sciences . 22 (4): 560–568. doi :10.17305/bjbms.2021.6584. PMC 9392980 . PMID  35188093. S2CID  247010798. 
  42. ^ Beard C, Li E, Jaenisch R (октябрь 1995 г.). «Потеря метилирования активирует Xist в соматических, но не в эмбриональных клетках». Genes & Development . 9 (19): 2325–2334. doi : 10.1101/gad.9.19.2325 . PMID  7557385.
  43. ^ Li E, Beard C, Jaenisch R (ноябрь 1993 г.). «Роль метилирования ДНК в геномном импринтинге». Nature . 366 (6453): 362–365. Bibcode :1993Natur.366..362L. doi :10.1038/366362a0. PMID  8247133. S2CID  4311091.
  44. ^ Боргель Дж., Гиберт С., Ли Ю., Чиба Х., Шубелер Д., Сасаки Х. и др. (декабрь 2010 г.). «Цели и динамика метилирования ДНК промотора на раннем этапе развития мышей». Природная генетика . 42 (12): 1093–1100. дои : 10.1038/ng.708. PMID  21057502. S2CID  205357042.
  45. ^ Seisenberger S, Peat JR, Hore TA, Santos F, Dean W, Reik W (январь 2013 г.). «Перепрограммирование метилирования ДНК в жизненном цикле млекопитающих: создание и преодоление эпигенетических барьеров». Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences . 368 (1609): 20110330. doi :10.1098/rstb.2011.0330. PMC 3539359. PMID  23166394 . 
  46. ^ Wang YP, Lei QY (май 2018). «Метаболическое перекодирование эпигенетики при раке». Cancer Communications . 38 (1): 25. doi : 10.1186/s40880-018-0302-3 . PMC 5993135. PMID  29784032 . 
  47. ^ Daura-Oller E, Cabre M, Montero MA, Paternain JL, Romeu A (апрель 2009 г.). «Специфическое гипометилирование генов и рак: новые взгляды на тенденции особенностей кодирующих областей». Bioinformation . 3 (8): 340–343. doi :10.6026/97320630003340. PMC 2720671 . PMID  19707296. 
  48. ^ Craig JM, Wong NC, ред. (2011). Эпигенетика: Справочное руководство . Caister Academic Press . ISBN 978-1-904455-88-2.
  49. ^ abc Gonzalo S (август 2010). «Эпигенетические изменения при старении». Журнал прикладной физиологии . 109 (2): 586–597. doi :10.1152/japplphysiol.00238.2010. PMC 2928596. PMID  20448029 . 
  50. ^ Lund G, Andersson L, Lauria M, Lindholm M, Fraga MF, Villar-Garea A и др. (Июль 2004 г.). «Полиморфизмы метилирования ДНК предшествуют любому гистологическому признаку атеросклероза у мышей, лишенных аполипопротеина E». Журнал биологической химии . 279 (28): 29147–29154. doi : 10.1074/jbc.m403618200 . hdl : 2445/176763 . PMID  15131116.
  51. ^ Castro R, Rivera I, Struys EA, Jansen EE, Ravasco P, Camilo ME и др. (август 2003 г.). «Повышенные концентрации гомоцистеина и S-аденозилгомоцистеина и гипометилирование ДНК при сосудистых заболеваниях». Clinical Chemistry . 49 (8): 1292–1296. doi : 10.1373/49.8.1292 . PMID  12881445.
  52. ^ Huang YS, Zhi YF, Wang SR (октябрь 2009 г.). «Гиперметилирование гена рецептора эстрогена-альфа у пациентов с атероматозом и его корреляция с гомоцистеином». Патофизиология . 16 (4): 259–265. doi :10.1016/j.pathophys.2009.02.010. PMID  19285843.
  53. ^ Dong C, Yoon W, Goldschmidt-Clermont PJ (август 2002 г.). «Метилирование ДНК и атеросклероз». Журнал питания . 132 (8 Suppl): 2406S–2409S. doi : 10.1093/jn/132.8.2406S . PMID  12163701.
  54. ^ Ying AK, Hassanain HH, Roos CM, Smiraglia DJ, Issa JJ, Michler RE и др. (апрель 2000 г.). «Метилирование промотора гена рецептора эстрогена-альфа селективно увеличивается в пролиферирующих клетках гладких мышц аорты человека». Cardiovascular Research . 46 (1): 172–179. doi : 10.1016/s0008-6363(00)00004-3 . PMID  10727665.
  55. ^ Zhu S, Goldschmidt-Clermont PJ, Dong C (август 2005 г.). «Инактивация транспортера монокарбоксилата MCT3 метилированием ДНК при атеросклерозе». Circulation . 112 (9): 1353–1361. doi : 10.1161/circulationaha.104.519025 . PMID  16116050.
  56. ^ Pepin ME, Ha CM, Crossman DK, Litovsky SH, Varambally S, Barchue JP и др. (март 2019 г.). «Геномное метилирование ДНК кодирует транскрипционное перепрограммирование сердца при ишемической сердечной недостаточности человека». Лабораторные исследования; Журнал технических методов и патологии . 99 (3): 371–386. doi : 10.1038/s41374-018-0104-x . PMC 6515060. PMID  30089854 . 
  57. ^ Pepin ME, Ha CM, Potter LA, Bakshi S, Barchue JP, Haj Asaad A и др. (май 2021 г.). «Расовое и социально-экономическое неравенство связано с различиями в метилировании сердечной ДНК среди мужчин с терминальной стадией сердечной недостаточности». American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology . 320 (5): H2066–H2079. doi : 10.1152 /ajpheart.00036.2021 . PMC 8163657. PMID  33769919. 
  58. ^ Field, Adam E.; Robertson, Neil A.; Wang, Tina; Havas, Aaron; Ideker, Trey; Adams, Peter D. (сентябрь 2018 г.). «Часы метилирования ДНК при старении: категории, причины и последствия». Molecular Cell . 71 (6): 882–895. doi :10.1016/j.molcel.2018.08.008. PMC 6520108 . 
  59. ^ Wong CC, Caspi A, Williams B, Craig IW, Houts R, Ambler A и др. (август 2010 г.). «Продольное исследование эпигенетических вариаций у близнецов». Epigenetics . 5 (6): 516–526. doi :10.4161/epi.5.6.12226. PMC 3322496 . PMID  20505345. 
  60. ^ ab Heyn H, Li N, Ferreira HJ, Moran S, Pisano DG, Gomez A, et al. (июнь 2012 г.). «Различные метиломы ДНК новорожденных и долгожителей». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (26): 10522–10527. Bibcode : 2012PNAS..10910522H. doi : 10.1073/pnas.1120658109 . PMC 3387108. PMID  22689993 . 
  61. ^ Чен, Дэниел; Чао, Дэниел Л.; Роча, Лорена; Колар, Мэтью; Нгуен Хыу, Вьет Ань; Кравчик, Михал; Дасяни, Маниш; Ван, Тина; Джафари, Марьям; Джабари, Мэри; Росс, Кевин Д.; Сагателян, Алан; Гамильтон, Брюс А.; Чжан, Канг; Сковронска-Кравчик, Дорота (февраль 2020 г.). «Фермент удлинения липидов ELOVL2 является молекулярным регулятором старения сетчатки». Aging Cell . 19 (2). doi :10.1111/acel.13100. ISSN  1474-9718. PMC 6996962. PMID 31943697  . 
  62. ^ Ronn, T.; Volkov, P.; Gillberg, L.; Kokosar, M.; Perfilyev, A.; Jacobsen, AL; Jorgensen, SW; Brons, C.; Jansson, P.-A.; Eriksson, K.-F.; Pedersen, O.; Hansen, T.; Groop, L.; Stener-Victorin, E.; Vaag, A. (2015-04-10). "Влияние возраста, ИМТ и уровней HbA1c на метилирование ДНК по всему геному и паттерны экспрессии мРНК в жировой ткани человека и идентификация эпигенетических биомаркеров в крови". Молекулярная генетика человека . doi :10.1093/hmg/ddv124. ISSN  0964-6906.
  63. ^ ab Barrès R, Yan J, Egan B, Treebak JT, Rasmussen M, Fritz T и др. (март 2012 г.). «Острая физическая нагрузка ремоделирует метилирование промотора в скелетных мышцах человека». Cell Metabolism . 15 (3): 405–411. doi : 10.1016/j.cmet.2012.01.001 . PMID  22405075.
  64. ^ Rönn T, Volkov P, Davegårdh C, Dayeh T, Hall E, Olsson AH и др. (июнь 2013 г.). «Шестимесячное вмешательство в виде упражнений влияет на схему метилирования ДНК по всему геному в жировой ткани человека». PLOS Genetics . 9 (6): e1003572. doi : 10.1371/journal.pgen.1003572 . PMC 3694844 . PMID  23825961. 
  65. ^ Чжан FF, Кардарелли R, Кэрролл J, Чжан S, Фулда KG, Гонсалес K, и др. (март 2011 г.). «Физическая активность и глобальное метилирование геномной ДНК в популяции, свободной от рака». Эпигенетика . 6 (3): 293–299. doi :10.4161/epi.6.3.14378. PMC 3092677. PMID  21178401 . 
  66. ^ ab Sweatt JD (май 2016 г.). «Динамическое метилирование ДНК контролирует перемещение рецепторов глутамата и синаптическое масштабирование». Журнал нейрохимии . 137 (3): 312–330. doi :10.1111/jnc.13564. PMC 4836967. PMID  26849493 . 
  67. ^ Ким С, Каанг БК (январь 2017 г.). «Эпигенетическая регуляция и ремоделирование хроматина в обучении и памяти». Experimental & Molecular Medicine . 49 (1): e281. doi :10.1038/emm.2016.140. PMC 5291841 . PMID  28082740. 
  68. ^ Schafe GE, Nadel NV, Sullivan GM, Harris A, LeDoux JE (1999). «Консолидация памяти для контекстного и слухового обусловливания страха зависит от синтеза белка, PKA и MAP-киназы». Learning & Memory . 6 (2): 97–110. doi :10.1101/lm.6.2.97. PMC 311283. PMID  10327235. 
  69. ^ abc Halder R, Hennion M, Vidal RO, Shomroni O, Rahman RU, Rajput A и др. (январь 2016 г.). «Изменения метилирования ДНК в генах пластичности сопровождают формирование и поддержание памяти». Nature Neuroscience . 19 (1): 102–110. doi :10.1038/nn.4194. PMC 4700510 . PMID  26656643. 
  70. ^ ab Duke CG, Kennedy AJ, Gavin CF, Day JJ, Sweatt JD (июль 2017 г.). «Эпигеномная реорганизация гиппокампа, зависящая от опыта». Learning & Memory . 24 (7): 278–288. doi :10.1101/lm.045112.117. PMC 5473107 . PMID  28620075. 
  71. ^ ab Bernstein C (2022). «Метилирование ДНК и установление памяти». Epigenetics Insights . 15 : 25168657211072499. doi :10.1177/25168657211072499. PMC 8793415. PMID  35098021 . 
  72. ^ Грачев А. «Обзор метилирования ДНК». METHODS.info .
  73. ^ Барау Дж., Тейсандье А., Самудио Н., Рой С., Налессо В., Эро Ю. и др. (ноябрь 2016 г.). «ДНК-метилтрансфераза DNMT3C защищает мужские половые клетки от активности транспозонов». Наука . 354 (6314): 909–912. Бибкод : 2016Sci...354..909B. дои : 10.1126/science.aah5143. PMID  27856912. S2CID  30907442.
  74. ^ Jain D, Meydan C, Lange J, Claeys Bouuaert C, Lailler N, Mason CE и др. (август 2017 г.). "rahu — мутантный аллель Dnmt3c, кодирующий гомолог ДНК-метилтрансферазы, необходимый для мейоза и репрессии транспозона в зародышевой линии самцов мышей". PLOS Genetics . 13 (8): e1006964. doi : 10.1371/journal.pgen.1006964 . PMC 5607212 . PMID  28854222. 
  75. ^ Goll MG, Kirpekar F, Maggert KA, Yoder JA, Hsieh CL, Zhang X и др. (январь 2006 г.). «Метилирование тРНКAsp гомологом ДНК-метилтрансферазы Dnmt2». Science . 311 (5759): 395–398. Bibcode :2006Sci...311..395G. doi :10.1126/science.1120976. PMID  16424344. S2CID  39089541.
  76. ^ ab Zhang H, Lang Z, Zhu JK (август 2018 г.). «Динамика и функция метилирования ДНК у растений». Nature Reviews. Молекулярная клеточная биология . 19 (8): 489–506. doi :10.1038/s41580-018-0016-z. PMID  29784956. S2CID  256745172.
  77. ^ Dubin MJ, Zhang P, Meng D, Remigereau MS, Osborne EJ, Paolo Casale F, et al. (Май 2015). Dermitzakis ET (ред.). «Метилирование ДНК у Arabidopsis имеет генетическую основу и свидетельствует о локальной адаптации». eLife . 4 : e05255. doi : 10.7554/eLife.05255 . PMC 4413256 . PMID  25939354. 
  78. ^ Cao X, Jacobsen SE (декабрь 2002 г.). «Локус-специфический контроль асимметричного и CpNpG метилирования генами метилтрансферазы DRM и CMT3». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (Suppl 4): 16491–16498. Bibcode : 2002PNAS...9916491C. doi : 10.1073 /pnas.162371599 . PMC 139913. PMID  12151602. 
  79. ^ Niederhuth CE, Bewick AJ, Ji L, Alabady MS, Kim KD, Li Q и др. (сентябрь 2016 г.). «Широко распространенная естественная вариация метилирования ДНК у покрытосеменных растений». Genome Biology . 17 (1): 194. doi : 10.1186 /s13059-016-1059-0 . PMC 5037628. PMID  27671052. 
  80. ^ Zemach A, McDaniel IE, Silva P, Zilberman D (май 2010 г.). «Геномный эволюционный анализ метилирования эукариотической ДНК». Science . 328 (5980): 916–919. Bibcode :2010Sci...328..916Z. doi : 10.1126/science.1186366 . PMID  20395474. S2CID  206525166.
  81. ^ ab Aufsatz W, Mette MF, van der Winden J, Matzke AJ, Matzke M (декабрь 2002 г.). «РНК-направленное метилирование ДНК у Arabidopsis». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (Приложение 4): 16499–16506. Bibcode : 2002PNAS...9916499A. doi : 10.1073/pnas.162371499 . PMC 139914. PMID  12169664 . 
  82. ^ Bewick AJ, Vogel KJ, Moore AJ, Schmitz RJ (март 2017 г.). «Эволюция метилирования ДНК у насекомых». Молекулярная биология и эволюция . 34 (3): 654–665. doi :10.1093/molbev/msw264. PMC 5400375. PMID  28025279 . 
  83. ^ Wang Y, Jorda M, Jones PL, Maleszka R, Ling X, Robertson HM и др. (октябрь 2006 г.). «Функциональная система метилирования CpG у социальных насекомых». Science . 314 (5799): 645–647. Bibcode :2006Sci...314..645W. doi :10.1126/science.1135213. PMID  17068262. S2CID  31709665.
  84. ^ Ин и Ли-Бьярлей (2015). Физиологические и молекулярные механизмы питания медоносных пчел . Достижения в физиологии насекомых. Т. 49. С. 25–58. doi :10.1016/bs.aiip.2015.06.002. ISBN 9780128025864.
  85. ^ Li-Byarlay H, Li Y, Stroud H, Feng S, Newman TC, Kaneda M и др. (июль 2013 г.). «Снижение активности ДНК-метилтрансферазы 3 с помощью РНК-интерференции влияет на альтернативный сплайсинг генов у медоносной пчелы». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (31): 12750–12755. Bibcode : 2013PNAS..11012750L. doi : 10.1073/pnas.1310735110 . PMC 3732956. PMID  23852726 . 
  86. ^ Смит СС, Томас СА (май 1981). «Двумерный рестрикционный анализ ДНК дрозофилы: самцы и самки». Gene . 13 (4): 395–408. doi :10.1016/0378-1119(81)90019-6. PMID  6266924.
  87. ^ Lyko F, ​​Ramsahoye BH, Jaenisch R (ноябрь 2000 г.). «Метилирование ДНК у Drosophila melanogaster». Nature . 408 (6812): 538–540. doi :10.1038/35046205. PMID  11117732. S2CID  4427540.
  88. ^ Takayama S, Dhahbi J, Roberts A, Mao G, Heo SJ, Pachter L и др. (май 2014 г.). «Геномное метилирование у D. melanogaster обнаружено в специфических коротких мотивах и не зависит от активности DNMT2». Genome Research . 24 (5): 821–830. doi :10.1101/gr.162412.113. PMC 4009611 . PMID  24558263. 
  89. ^ Zhang G, Huang H, Liu D, Cheng Y, Liu X, Zhang W и др. (май 2015 г.). «Модификация ДНК N6-метиладенина у дрозофилы». Cell . 161 (4): 893–906. doi : 10.1016/j.cell.2015.04.018 . PMID  25936838.
  90. ^ Антекера Ф., Тамаме М., Виллануева Дж. Р., Сантос Т. (июль 1984 г.). «Метилирование ДНК у грибов». Журнал биологической химии . 259 (13): 8033–8036. doi : 10.1016/S0021-9258(17)39681-3 . PMID  6330093.
  91. ^ Binz T, D'Mello N, Horgen PA (1998). «Сравнение уровней метилирования ДНК в выбранных изолятах высших грибов». Mycologia . 90 (5): 785–790. doi :10.2307/3761319. JSTOR  3761319.
  92. ^ Liu SY, Lin JQ, Wu HL, Wang CC, Huang SJ, Luo YF и др. (2012). «Бисульфитное секвенирование показывает, что Aspergillus flavus имеет пустоту в метилировании ДНК». PLOS ONE . ​​7 (1): e30349. Bibcode :2012PLoSO...730349L. doi : 10.1371/journal.pone.0030349 . PMC 3262820 . PMID  22276181. 
  93. ^ Selker EU, Tountas NA, Cross SH, Margolin BS, Murphy JG, Bird AP, Freitag M (апрель 2003 г.). «Метилированный компонент генома Neurospora crassa». Nature . 422 (6934): 893–897. Bibcode :2003Natur.422..893S. doi :10.1038/nature01564. hdl : 1842/694 . PMID  12712205. S2CID  4380222.
  94. ^ Смит СС, Ратнер ДИ (июль 1991). «Отсутствие 5-метилцитозина в ДНК Dictyostelium discoideum». Биохимический журнал . 277 (Часть 1) (Часть 1): 273–275. doi :10.1042/bj2770273. PMC 1151219. PMID  1713034 . 
  95. ^ Reilly JG, Braun R, Thomas CA (июль 1980 г.). «Метилирование в ДНК Physarum». FEBS Letters . 116 (2): 181–184. doi :10.1016/0014-5793(80)80638-7. PMID  6250882. S2CID  83941623.
  96. ^ Мэтью Дж. Блоу, Тайсон А. Кларк, Крис Г. Даум, Адам М. Дойчбауэр, Алексей Фоменков, Роксанна Фрис, Джефф Фроула, Донгван Д. Канг, Рекс Р. Мальмстром, Ричард Д. Морган, Янош Посфай, Канвар Сингх, Аксель Висел, Келли Ветмор, Чжиин Чжао, Эдвард М. Рубин, Йонас Корлах, Лен А. Пеннаккио, Ричард Дж. Робертс: Эпигеномный ландшафт прокариот. В: PLoS Genet. 12(2), февраль 2016, S. e1005854. doi:10.1371/journal.pgen.1005854. PMID 26870957. PMC 4752239
  97. ^ Oliveira PH (август 2021 г.). «Бактериальная эпигеномика: становление». mSystems . 6 (4): e0074721. doi : 10.1128 /mSystems.00747-21 . PMC 8407109. PMID  34402642. 
  98. ^ Oliveira PH, Ribis JW, Garrett EM, Trzilova D, Kim A, Sekulovic O и др. (январь 2020 г.). «Эпигеномная характеристика Clostridioides difficile обнаруживает консервативную ДНК-метилтрансферазу, которая опосредует споруляцию и патогенез». Nature Microbiology . 5 (1): 166–180. doi :10.1038/s41564-019-0613-4. PMC 6925328 . PMID  31768029. 
  99. ^ Palmer BR, Marinus MG (май 1994). "Штаммов dam и dcm Escherichia coli — обзор". Gene . 143 (1): 1–12. doi :10.1016/0378-1119(94)90597-5. PMID  8200522.
  100. ^ "Создание неметилированной (dam-/dcm-) ДНК". Архивировано из оригинала 2011-01-06.
  101. ^ Rana AK (январь 2018 г.). «Расследование преступлений с помощью анализа метилирования ДНК: методы и применение в криминалистике». Egyptian Journal of Forensic Sciences . 8 (7). doi : 10.1186/s41935-018-0042-1 .
  102. ^ Hernández HG, Tse MY, Pang SC, Arboleda H, Forero DA (октябрь 2013 г.). «Оптимизация методологий для анализа метилирования ДНК на основе ПЦР». BioTechniques . 55 (4): 181–197. doi : 10.2144/000114087 . PMID  24107250.
  103. ^ Фэн, Сухуа; Чжун, Чжэньхуэй; Ван, Мин; Якобсен, Стивен Э. (2020-10-07). «Эффективное и точное определение паттернов метилирования ДНК по всему геному у Arabidopsis thaliana с помощью ферментативного секвенирования метильной группы». Эпигенетика и хроматин . 13 (1): 42. doi : 10.1186/s13072-020-00361-9 . ISSN  1756-8935. PMC 7542392. PMID 33028374  . 
  104. ^ Wood RJ, Maynard-Smith MD, Robinson VL, Oyston PC, Titball RW, Roach PL (август 2007 г.). Fugmann S (ред.). "Кинетический анализ активности аденинметилтрансферазы ДНК Yersinia pestis с использованием полуметилированного олигонуклеотида молекулярного легкого разрыва". PLOS ONE . 2 (8): e801. Bibcode : 2007PLoSO...2..801W. doi : 10.1371/journal.pone.0000801 . PMC 1949145. PMID  17726531 . 
  105. ^ Li J, Yan H, Wang K, Tan W, Zhou X (февраль 2007 г.). «Флуоресцентный зонд ДНК в виде шпильки для мониторинга метилирования ДНК в реальном времени». Аналитическая химия . 79 (3): 1050–1056. doi :10.1021/ac061694i. PMID  17263334.
  106. ^ Wojdacz TK, Dobrovic A (2007). «Methylation-sensitive high resolution melting (MS-HRM): a new approach for sensitive and high-throughput assessment of methylation». Nucleic Acids Research . 35 (6): e41. doi :10.1093/nar/gkm013. PMC 1874596. PMID  17289753 . 
  107. ^ Malentacchi F, Forni G, Vinci S, Orlando C (июль 2009 г.). «Количественная оценка метилирования ДНК путем оптимизации протокола анализа плавления с дифференциальным высоким разрешением». Nucleic Acids Research . 37 (12): e86. doi :10.1093/nar/gkp383. PMC 2709587. PMID  19454604 . 
  108. ^ Гохман Д., Лави Э., Прюфер К., Фрага М.Ф., Рианчо Дж.А., Келсо Дж. и др. (май 2014 г.). «Реконструкция карт метилирования ДНК неандертальцев и денисовцев». Наука . 344 (6183): 523–527. Бибкод : 2014Sci...344..523G. дои : 10.1126/science.1250368 . PMID  24786081. S2CID  28665590.
  109. ^ Gokhman D, Mishol N, de Manuel M, de Juan D, Shuqrun J, Meshorer E и др. (сентябрь 2019 г.). «Реконструкция денисовской анатомии с использованием карт метилирования ДНК». Cell . 179 (1): 180–192.e10. doi : 10.1016/j.cell.2019.08.035 . PMID  31539495. S2CID  202676502.
  110. ^ ab Forat S, Huettel B, Reinhardt R, Fimmers R, Haidl G, Denschlag D, Olek K (2016-02-01). "Маркеры метилирования для идентификации жидкостей и тканей организма по следам судебной экспертизы". PLOS ONE . 11 (2): e0147973. Bibcode : 2016PLoSO..1147973F. doi : 10.1371/journal.pone.0147973 . PMC 4734623. PMID  26829227 . 
  111. ^ "Infinium Methylation Assay | Опрос отдельных участков CpG". www.illumina.com . Получено 10.01.2020 .
  112. ^ "Infinium MethylationEPIC Kit | Массив профилирования метилирования для EWAS". www.illumina.com . Получено 10.01.2020 .
  113. ^ Ракян ВК, Даун ТА, Торн НП, Фличек П, Кулеша Э, Грэф С и др. (сентябрь 2008 г.). «Интегрированный ресурс для идентификации и анализа по всему геному специфичных для тканей человека дифференциально метилированных регионов (tDMRs)». Genome Research . 18 (9): 1518–1529. doi :10.1101/gr.077479.108. PMC 2527707 . PMID  18577705. 
  114. ^ Lee HY, Park MJ, Choi A, An JH, Yang WI, Shin KJ (январь 2012 г.). «Потенциальное судебно-медицинское применение профилирования метилирования ДНК для идентификации биологических жидкостей». Международный журнал юридической медицины . 126 (1): 55–62. doi :10.1007/s00414-011-0569-2. PMID  21626087. S2CID  22243051.
  115. ^ Irizarry RA, Ladd-Acosta C, Wen B, Wu Z, Montano C, Onyango P, et al. (Февраль 2009). «Метиломы рака толстой кишки человека демонстрируют схожее гипо- и гиперметилирование на консервативных тканеспецифичных островах CpG». Nature Genetics . 41 (2): 178–186. doi :10.1038/ng.298. PMC 2729128 . PMID  19151715. 
  116. ^ Reik W, Dean W, Walter J (август 2001 г.). «Эпигенетическое перепрограммирование в развитии млекопитающих». Science . 293 (5532): 1089–1093. doi :10.1126/science.1063443. PMID  11498579. S2CID  17089710.
  117. ^ Meissner A, Mikkelsen TS, Gu H, Wernig M, Hanna J, Sivachenko A и др. (август 2008 г.). «Карты метилирования ДНК в масштабе генома плюрипотентных и дифференцированных клеток». Nature . 454 (7205): 766–770. Bibcode :2008Natur.454..766M. doi :10.1038/nature07107. PMC 2896277 . PMID  18600261. 
  118. ^ Doi A, Park IH, Wen B, Murakami P, Aryee MJ, Irizarry R и др. (декабрь 2009 г.). «Дифференциальное метилирование тканеспецифичных и раковоспецифичных CpG-островков отличает человеческие индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, эмбриональные стволовые клетки и фибробласты». Nature Genetics . 41 (12): 1350–1353. doi :10.1038/ng.471. PMC 2958040 . PMID  19881528. 
  119. ^ Bjornsson HT, Sigurdsson MI, Fallin MD, Irizarry RA, Aspelund T, Cui H и др. (июнь 2008 г.). «Внутрииндивидуальные изменения с течением времени в метилировании ДНК с семейной кластеризацией». JAMA . 299 (24): 2877–2883. doi :10.1001/jama.299.24.2877. PMC 2581898 . PMID  18577732. 
  120. ^ Bock C, Walter J, Paulsen M, Lengauer T (июнь 2008 г.). «Межиндивидуальная вариация метилирования ДНК и ее значение для крупномасштабного картирования эпигенома». Nucleic Acids Research . 36 (10): e55. doi :10.1093/nar/gkn122. PMC 2425484. PMID  18413340 . 
  121. ^ "QDMR: количественный метод идентификации дифференциально метилированных областей по энтропии". bioinfo.hrbmu.edu.cn . Архивировано из оригинала 2015-10-23 . Получено 2013-03-09 .
  122. ^ Zhang Y, Liu H, Lv J, Xiao X, Zhu J, Liu X и ​​др. (май 2011 г.). "QDMR: количественный метод идентификации дифференциально метилированных регионов по энтропии". Nucleic Acids Research . 39 (9): e58. doi :10.1093/nar/gkr053. PMC 3089487. PMID  21306990 . 
  123. ^ Geeleher P, Hartnett L, Egan LJ, Golden A, Raja Ali RA, Seoighe C (август 2013 г.). «Анализ набора генов сильно смещен при применении к данным метилирования по всему геному». Bioinformatics . 29 (15): 1851–1857. doi : 10.1093/bioinformatics/btt311 . PMID  23732277.
  124. ^ Liu H, Liu X, Zhang S, Lv J, Li S, Shang S и др. (январь 2016 г.). «Систематическая идентификация и аннотация человеческих меток метилирования на основе бисульфитного секвенирования метиломов раскрывает различные роли гипометилирования, специфичного для типа клеток, в регуляции генов клеточной идентичности». Nucleic Acids Research . 44 (1): 75–94. doi :10.1093/nar/gkv1332. PMC 4705665 . PMID  26635396. 
  125. ^ Хунбо Л (2016). «SMART 2: комплексный инструмент анализа данных бисульфитного секвенирования». fame.edbc.org .
  126. ^ Sijen T (сентябрь 2015 г.). «Молекулярные подходы к судебно-медицинской идентификации типов клеток: мРНК, микроРНК, метилирование ДНК и микробные маркеры». Forensic Science International. Genetics . 18 : 21–32. doi : 10.1016/j.fsigen.2014.11.015. PMID  25488609.
  127. ^ abc Кадер Ф., Гай М. (апрель 2015 г.). «Метилирование ДНК и его применение в судебной экспертизе». Forensic Science International . 249 : 255–265. doi : 10.1016/j.forsciint.2015.01.037. PMID  25732744.
  128. ^ Silva DS, Antunes J, Balamurugan K, Duncan G, Alho CS, McCord B (июль 2016 г.). «Исследования по проверке эффективности маркеров эпигенетического метилирования ДНК для обнаружения образцов крови, спермы и слюны». Forensic Science International. Genetics . 23 : 55–63. doi : 10.1016/j.fsigen.2016.01.017. hdl : 10923/23633 . PMID  27010659. S2CID  7438775.
  129. ^ Dor Y, Cedar H (сентябрь 2018 г.). «Принципы метилирования ДНК и их значение для биологии и медицины». Lancet . 392 (10149): 777–786. doi :10.1016/S0140-6736(18)31268-6. PMID  30100054. S2CID  51965986.
  130. ^ Liu MC, Oxnard GR, Klein EA, Swanton C, Seiden MV (июнь 2020 г.). «Чувствительное и специфическое обнаружение и локализация множественного рака с использованием сигнатур метилирования в бесклеточной ДНК». Annals of Oncology . 31 (6): 745–759. doi :10.1016/j.annonc.2020.02.011. PMC 8274402. PMID  33506766 . 
  131. ^ Moss J, Magenheim J, Neiman D, Zemmour H, Loyfer N, Korach A и др. (ноябрь 2018 г.). «Комплексный атлас метилирования типов клеток человека раскрывает происхождение циркулирующей бесклеточной ДНК в норме и патологии». Nature Communications . 9 (1): 5068. Bibcode :2018NatCo...9.5068M. doi :10.1038/s41467-018-07466-6. PMC 6265251 . PMID  30498206. 
  132. ^ Bhasin M, Zhang H, Reinherz EL, Reche PA (август 2005 г.). «Предсказание метилированных CpG в последовательностях ДНК с использованием машины опорных векторов» (PDF) . FEBS Letters . 579 (20): 4302–4308. doi :10.1016/j.febslet.2005.07.002. PMID  16051225. S2CID  14487630.
  133. ^ Bock C, Paulsen M, Tierling S, Mikeska T, Lengauer T, Walter J (март 2006 г.). «Метилирование CpG-островков в лимфоцитах человека тесно связано с последовательностью ДНК, повторами и предсказанной структурой ДНК». PLOS Genetics . 2 (3): e26. doi : 10.1371/journal.pgen.0020026 . PMC 1386721 . PMID  16520826. 
  134. ^ Чжэн Х, Цзян СВ, У Х (2011). «Улучшение предсказательной силы модели прогнозирования метилирования геномной ДНК человека». Международная конференция по биоинформатике и вычислительной биологии (BIOCOMP'11) .
  135. ^ Zheng H, Wu H, Li J, Jiang SW (2013). "CpGIMethPred: вычислительная модель для прогнозирования статуса метилирования CpG-островков в геноме человека". BMC Medical Genomics . 6 (Suppl 1): S13. doi : 10.1186/1755-8794-6-S1-S13 . PMC 3552668 . PMID  23369266. 

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме метилирование ДНК .