5-히드록시메틸시토신

5-Hydroxymethylcytosine
5-히드록시메틸시토신
Skeletal formula of 5-hydroxymethylcytosine
Ball-and-stick model of the 5-hydroxymethylcytosine molecule
이름
선호 IUPAC 이름
4-아미노-5-(히드록시메틸)피리미딘-2(1H)-1
식별자
3D 모델(JSmol)
체비
켐스파이더
펍켐 CID
유니
  • InChi=1S/C5H7N3O2/c6-4-3(2-9)1-7-5(10)8-4/h1,9H,2H2,(H3,6,7,8,10) checkY
    키: RYVNIFSIEDRLSJ-UHFFFAOYSA-N checkY
  • InChi=1/C5H7N3O2/c6-4-3(2-9)1-7-5(10)8-4/h1,9H,2H2,(H3,6,7,8,10)
    키: RYVNIFSIEDRLSJ-UHFFFAOYAT
  • C1=NC(=O)NC(=C1CO)n
  • O=C1/N=C\C(=C(\N)N1)CO
특성.
C5H7N3O2
어금질량 141.13 g/192
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

5-히드록시메틸시토신(5hmC)은 시토신에서 유래한 DNA 피리미딘 질소 베이스다.이것은 후생유전학에서 잠재적으로 중요하다. 왜냐하면 시토신의 히드록시메틸 그룹은 유전자를 켜고 끌 수 있기 때문이다.그것은 1952년에 박테리오파지에서 처음 발견되었다.[1][2]그러나 2009년에는 배아줄기세포뿐만 아니라 [3]인간과 쥐의 뇌에도 풍부하게 들어 있는 것으로 밝혀졌다.[4]포유류에서는 TET 효소에 의해 매개되는 반응인 5메틸시토신의 산화에 의해 생성될 수 있다.그것의 분자 공식은 CHNO이다5732.[5]

현지화

모든 포유류 세포에는 5-히드록시메틸시토신이 들어 있는 것 같지만 세포 종류에 따라 수치가 크게 달라진다.가장 높은 수치는 중추신경계의 신경세포에서 발견된다.[6][7][8]히드록시메틸시토신(hydroxymethylcytosine)의 양은 생쥐 해마와 소뇌에서 보듯이 나이가 들수록 증가한다.[6][9]

함수

이 질소 베이스의 정확한 기능은 아직 완전히 해명되지는 않았지만 유전자 발현이나 신속한 DNA 디메틸화를 조절할 수 있을 것으로 생각된다.이 가설은 5 hydroxymethylcytosine(5hmC)을 함유한 인공 DNA가 포유류 세포에 유입되면 수정되지 않은 시토신으로 전환될 수 있다는 사실에 의해 뒷받침된다.[10]게다가, 5hmC는 원시 세균 세포에서 고농축되어 있는데, 이 세포는 분명히 전세계 DNA 디메틸화에 역할을 한다.[11]또한 5-Formylcytosine, 5-Hydroxymethylcytosine의 산화 제품과 가능한 산화적 탈 메틸화 경로 중간 수준의 DNA에서 배아 줄기 cells,[12]. 비록 이 추정되는 탈 메틸화 인터 미디 에이츠의 어떤 중대한 양 쥐 조직에서 검출될 수 있에서 검출되었다.[8]5-Hydroxymethylcytosine 특히imp 수 있다.중추신경계에서는 매우 높은 수치로 발견되기 때문에 신경계에서는 예민하다.[8]5-히드록시메틸시토신 수치의 감소는 배아줄기세포의 자기 재생장애와 관련이 있는 것으로 밝혀졌다.[13] 5-히드록시메틸시토신은 또한 세포 분화 중에 자주 재배치되는 노폐하고 불안정한 뉴클레오솜과도 관련이 있다.[14]

포스트미토틱 뉴런에 5-히드록시메틸시토신(5hmC)이 축적되는 것은 전사 및 유전자 발현을 용이하게 하는 '기능적 디메틸화'와 관련이 있다.[15]뉴런에 적용되는 데메틸화(demethylation)라는 용어는 일반적으로 5메틸시토신(5mC)을 DNA에서 시토신(cytosine)으로 대체하는 것을 말하며, 이는 DNA 베이스 분리수선 경로의 효소(학습과 기억의 후생유전학 참조)를 포함한다.DNA에서 5mC의 '데메틸화'는 뉴런 활동을 하는 유전자의 발현을 촉진시키는 결과를 가장 많이 낳는다.'기능적 디메틸화'는 5mC를 5hmC로 대체하는 것을 말하는데, 보통 단발 TET 매개 반응으로 유전자 발현도 용이하게 하는데, 이는 '데메틸화'와 비슷한 효과다.

박테리아 및 페이징

페이지는 아마도 박테리아 내 대부분의 제한 효소에 의한 인식을 피하기 위해 5hmC를 사용하도록 진화했을 것이다.T4 페이지는 복제 시에만 5hmC만을 사용하며, 히드록실 그룹에 글리코실화를 첨가하여 모이를 더욱 복잡하게 한다.[16]일부 박테리아는 차례로 5hmC를 함유한 부지에 특화된 제한 효소를 가지고 있다.한 눈에 띄는 예는 PvuRts1I로, 원래 1994년에 식별되었다.[17]

T4의 5hmC는 게놈 단백질 42, 디옥시시사이틸레이트 5-히드록시메틸전달효소(P08773, EC 2.1.2.8)에 의해 생성된다.글리코실레이션 반응은 EC 2.4.1.26, EC 2.4.1.27, EC 2.4.1.28로 알려져 있다.

역사

5-히드록시메틸시토신(Hydroxymethylcytosine)은 헤인츠 연구소의 동료인 슈차반타스 크리오키오니스에 의해 관찰되었는데, 그는 두 가지 다른 뉴런 유형에서 5-메틸시토신(methylcytosine)의 수치를 찾고 있었다.그는 대신 상당한 양의 알려지지 않은 물질을 발견했고, 몇 번의 테스트를 거쳐 5-히드록시메틸시토신이라는 것을 확인했다.[18]

L. 아라빈드 연구소는 테트 계열의 효소가 5-메틸시토신에서 5-히드록시메틸시토신까지 산화할 가능성이 있다고 예측하기 위해 생물정보학 도구를 사용했다.[19]이것은 안자나 라오와 데이비드 R. 류의 실험실에서 일하는 과학자들에 의해 시험관내 그리고 살아있는 인간과 생쥐 세포에서 증명되었다.

5-히드록시메틸시토신은 R에 의해 1972년 포유류에서 처음 관찰되었다.유라,[20] 하지만 이 초기의 발견은 의심스럽다.유라는 쥐의 뇌와 간에서 5-메틸시토신을 완전히 대체하면서 5-hmC가 극히 높은 수준으로 존재하는 것을 발견했다.이는 헤인츠와 라오 논문 등 전후에 실시된 포유류 DNA 구성에 대한 모든 연구와 배치되는 것으로, 또 다른 집단은 유라의 결과를 재현할 수 없었다.[21]

5-히드록시메틸시토신이 발견됨에 따라 비황산염 염기서열 분석 기법을 이용한 DNA 메틸화 연구에 대한 우려가 제기되었다.[22]5-제곱시메틸시토신은 비황산염 전환 실험에서 전구체인 5-메틸시토신처럼 작용하는 것으로 나타났다.[23]따라서 비황산염 염기서열 데이터는 검출된 변형 베이스가 5-메틸시토신인지 5-하이드록시메틸시토신인지 확인하기 위해 다시 검토할 필요가 있을 수 있다.2012년 추안 연구소는 일반 비황산염 전환 실험에서 효소 테트 계열의 산화 특성을 이용해 5-히드록시메틸시토신이 5-메틸시토신으로 검출되는 문제를 해결하기 위한 방법을 발견했는데, 이 방법은 TAB-seq라고 불렸다.[24][25]

2020년 6월 옥스포드 나노포어는 연구 베이스 콜러인 레리오에 히드록시메틸 시토신 검출 모델을 추가해 R9+나노포레 런의 오래된 신호 수준 데이터를 5hmC로 재호출할 수 있도록 했다.[26]

참조

  1. ^ Warren, RA (1980). "Modified bases in bacteriophage DNAs". Annu. Rev. Microbiol. 34: 137–158. doi:10.1146/annurev.mi.34.100180.001033. PMID 7002022.
  2. ^ Wyatt, GR; Cohen, SS (December 1952). "A new pyrimidine base from bacteriophage nucleic acids". Nature. 170 (4338): 1072–1073. Bibcode:1952Natur.170.1072W. doi:10.1038/1701072a0. PMID 13013321. S2CID 4277592.
  3. ^ Kriaucionis, S; Heintz, N (May 2009). "The nuclear DNA base 5-hydroxymethylcytosine is present in Purkinje neurons and the brain". Science. 324 (5929): 929–930. Bibcode:2009Sci...324..929K. doi:10.1126/science.1169786. PMC 3263819. PMID 19372393.
  4. ^ Tahiliani M; et al. (May 2009). "Conversion of 5-methylcytosine to 5-hydroxymethylcytosine in mammalian DNA by MLL partner TET1" (PDF). Science. 324 (5929): 930–935. Bibcode:2009Sci...324..930T. doi:10.1126/science.1170116. PMC 2715015. PMID 19372391.
  5. ^ 5-Hydroxymethylcytosine 2017-09-04 Wayback Machine, nextbio.com
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참고 항목