Онкогеномика. Мастер-класс проф. Д.В. Залетаева
Функциональные маркеры канцерогенеза
Механизм метилирования ДНК
Мишень метилирования в ДНК – последовательность CpG. В геноме имеются два типа распределения CpG-динуклеотидов: около 80% составляют рассеянные CpG в виде одиночных динуклеотидов и районы обогащения CpG, называемые CpG-островками.
Одиночные CpG обнаруживаются чаще всего в межгенных и 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.
Как правило, тканеспецифические гены не имеют в своих промоторах CpG островков. В них присутствуют одиночные CpG-динуклеотиды, степень метилирования которых варьирует в широких пределах и препятствует локальному связыванию факторов транскрипции.
Только одно основание ДНК может быть модифицировано посредством энзиматического метилирования – цитозин. Метилирование является обратимой ковалентной модификацией ДНК, когда цитозиновый остаток в CрG-динуклеотиде метилируется в позиции N5 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).
Современные методы анализа метилирования ДНК в геноме можно условно разделить на две группы. Первая в связи с простой, эффективностью и экономичностью используется в практической ДНК-диагностике – методы анализа метилирования известных генов. Вторая группа методов, более трудоемких, капризных, неэкономичных, – анализ профиля метилирования всего генома для поиска аномалий метилирования генов в определенном типе опухолей или на разных стадиях онкологического процесса и для поиска новых генов, вовлеченных в канцерогенез.
