Презентация на тему Каз НМУ имени С.Д.АСфендиярова

метилирования ДНК в эукариотических клетках
S-Аденозилметионин. Значение S-аденозил метионина в

метелировании
CpG островки
деметилирования ДНК
Список использованной литературы

изменения самой нуклеотидной последовательности ДНК, что можно рассматривать как

часть эпигенетической составляющей генома

собой изучение закономерностей эпигенетического наследования

или экспрессии генов, вызываемые механизмами, отличными от изменения последовательности

ДНК (приставка эпи- означает в дополнение). Такие изменения могут оставаться видимыми в течение нескольких клеточных поколений или даже нескольких поколений живых существ.

ДНК, но другие генетические факторы регулируют активность генов. Лучшим

примером эпигенетических изменений для эукариот является процесс дифференцировки клеток

Единственная клетка — зигота — оплодотворенная яйцеклетка дифференцируется в различные типы клеток: нейроны, мышечные клетки, эпителиальные клетки, клетки кровеносных сосудов и многие другие. В процессе дифференцировки активируются одни гены и инактивируются другие.

эпигенетических факторов — метилирования ДНК

хроматина;
РНК-интерференция (на уровне РНК);
прионизация белков;
инактивация X-хромосомы.

S-аденозила метионина к цитозину в составе CpG-динуклеотида в позиции

С5 цитозинового кольца при помощи фермента ДНК-метилтрансферазы . Метилированный цитозин может затем окисляться особыми ферментами, что в конечном итоге приводит к его деметилированию обратно в цитозин.
Метилирование ДНК считается, в основном, присущим эукариотам. У человека метилировано около 1 % геномной ДНК. В соматических клетках взрослого организма метилирование ДНК обычно происходит в CpG-динуклеотидах; метилирование ДНК вне CpG-динуклеотидов встречается в эмбриональных стволовых клетках.

ДНК – последовательность CpG. В геноме имеются два типа

распределения CpG-динуклеотидов:
1) Одиночных CpG динуклеотидов , составляющие
около 80% составляют рассеянные

2) Районы обогащения CpG-динуклеотидов, называемые CpG-островками.

реже – в транскрибируемых последовательностях.

CpG-островки располагаются вблизи структурных генов,

преимущественно в 5'-районах, которые содержат регуляторные последовательности, характерные для промоторов. CpG-островки присутствуют в промоторных районах 60% генов. За редким исключением (импринтированные гены) CpG-островки промоторных районов в нормальных тканях не метилированы, что свидетельствует о функционально нормальном состоянии гена.

энзиматического метилирования – цитозин. Метилирование является обратимой ковалентной модификацией

ДНК, когда цитозиновый остаток в CрG-динуклеотиде метилируется в позиции С5 пиримидинового кольца с помощью ферментов ДНК-метилтрансфераз. Остатки 5-метилцитозина могут удаляться из ДНК благодаря активности гликозилазы или ДНК-деметилазы. Фермент способен узнавать метилированные CpG-динуклеотиды, трансформировать 5-метилцитозин в цитозин, не нарушая целостности ДНК, и осуществлять деметилирование на значительном участке нуклеотидной последовательности (Li E., Bird A., 2007).

ферменты
С-конец каталитический
N-конец регуляторный
Донором метильной группы всегда является S-аденозилметионин
m6A*-приводят к

образованию N6-метиладенина (типичен для бактерий, позже выявлен у архей, простейших, растений, некоторых насекомых)
m4C*-приводит к образованию – N6 метилцитозина
m5C*- приводит к образованию C5 метилцитозина

описаны два типа процессов нормального метилирования.
Первый, это de

novo метилирование, отвечающее за перераспределение метилирования во время эмбриогенеза и процессов дифференцировки, проходящих во взрослом организме .
Две метилтрансферазы DNMT3a и DNMT3b, обладающие de novo метилирующей активностью . Гомологичные гены были обнаружены у мыши.  Эксперименты по выключению этих генов показали, что и DNMT3a и DNMT3b абсолютно необходимы для de novo метилирующей активности, но не имеют эффекта на поддерживание метилирование .

поддерживающим метилированием и отвечает за сохранение уже имеющегося паттерна(системы)

метилирования. Первоначально была описана мышиная поддерживающая метилтрансфераза DNMT1 , позже были обнаружены и у человека.

этого фермента показали, что поддерживающее метилирование жизненно необходимо для

нормального эмбрионального развития мыши.
1) При полном гомозиготном нокауте мышиной метилтрансферазы DNMT1 приводит к развитию нежизнеспособного эмбриона .
2) В процессе репликации ДНК, DNMT1 располагается в репликационном комплексе, где узнает нормально метилированные CpG-динуклеотиды на матричной цепи ДНК, и ускоряет перенос метильной группы на соответствующий цитозин дочерней цепи. Активное привлечение фермента в сайты репликации ДНК помогает DNMT1 выполнять функцию поддержания имеющегося паттерна метилирования .

, функция которой пока не ясна.
Однако первичные данные позволяют

предположить, что этот фермент не является необходимым для de novo метилирования в эукариотических клетках .

SAMe, SAM-e, адеметионин) — это кофермент, принимающий участие в реакциях

переноса метильных групп. Впервые был описан в Италии ученым Кантони в 1952 году.
S-аденозилметионин образуется из АТФ и метионина ферментом метиони аденозилтрансферазой. В клетке участвует в таких метаболических путях, как трансметилирование, транссульфирование и аминопролилирование.
Большая часть S-аденозилметионина образуется в печени.

к атому серы в молекуле метионина в составе S-аденозил

метионина является химически активной. Поэтому метильная группа может быть перенесена на молекулу субстрата в трансметилазной реакции. Более сорока метаболических реакций требуют переноса метильной группы от S-аденозилметионина на такие субстраты, как нуклеиновые кислоты, белки и липиды.

S-Аденозил метионин, C15H23N6O5S+

важно для нормального функционирования клетки, чем активность метилтрансферазы DNMT1

В

процессе эволюции большинство CpG динуклеотидов в геноме было потеряно в результате деаминирования метилцитозинов и превращения их в тимины. В человеческом геноме, например, CpG динуклеотиды встречаются с частотой в 10-20 раз ниже предсказанной. В 70-80% случаев, эти CpG динуклеотиды метилированы. Подобные метилированные участки типичны для структурного хроматина и содержат нетранскрибируемые последовательности.

регуляторные участки генов.
Отсутствие метилирования CpG островка в промоторе гена

является условием необходимым для транскрипции. Эта роль метилирования как модулятора экспрессии лежит в основе наблюдения частичной активации генов, имеющих CpG островок в промоторе, в результате химического подавления метилирования .   

механизма деметилирования ДНК. В настоящее время известны два механизма

этого процесса.
1)пассивное деметилирование, имеющее место быть в случае, когда DNMT1 не способна поддержать имеющееся метилирование .
2)активное деметилирование, осуществляемое – деметилазой