5-Гидроксиметилцитозин

5-Гидроксиметилцитозин
Общие
Систематическое наименование	6-амино-5-(гидроксиметил)-1H-пиримидин-2-он
Сокращения	5-hmC
Традиционные названия	Гидроксиметилцитозин
Химическая формула	C5H7N3O2
Физические свойства
Молярная масса	141.13 г/моль
Термические свойства
Классификация
Рег. номер CAS	1123-95-1
SMILES	C1=NC(=O)NC(=C1CO)N

5-Гидроксиметилцитозин — это азотистое пиримидиновое основание, формируемое из цитозина добавлением метильной и затем гидроксильной группы по пятому положению. Участвует в эпигенетической регуляции экспрессии генов при клеточной дифференцировке и в эмбриональном развитии. Считается, что 5-гидроксиметилцитозин возникает при активном деметилировании 5-метилцитозина путём его окисления с участием Tet-белков^[1][2]. Впервые 5-гидроксиметилцитозин выявлен у бактериофагов в 1952 году^[3][4], в 2009 году 5-гидроксиметицитозин обнаружен в клетках мозга^[5] и в эмбриональных стволовых клеткаx у мыши и человека^[1].

Локализация

В развитии 5-гидроксиметилцитозин выявляется уже на стадии зиготы. Окисление метилцитозина в гидроксиметилцитозин происходит на стадии зиготы в отцовском пронуклеусе, но не в материнском. Далее, в продолжение нескольких первых делений, родительская «асимметрия» по 5-гидроксиметилцитозину продолжает наблюдаться, что позволяет различать материнские и отцовские хромосомы вплоть до стадии дробления^[6]. В дальнейшем эмбриональном развитии высокий уровень 5-гидроксиметилцитозина наблюдается во внутренней клеточной массе бластоцисты, на постимплантационной стадии 5-гидроксиметилцитозин колокализуется с нестин-экспрессирующими клетками^[7].

Предполагается, что в ядре любой клетки млекопитающих можно обнаружить 5-гидроксиметилцитозин, однако его количество значительно варьирует в зависимости от типа клеток. Во взрослом организме самый высокий уровень выявляют в нейрональных клетках центральной нервной системы^[8][9][10]. Как показано для нейрональных клеток мыши, количество гидроксиметилцитозина в гиппокампе и мозжечке увеличивается с возрастом^[8][11].

См. также

• Метилирование ДНК

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Tahiliani M, Koh KP, Shen Y, et al. (May 2009). «Conversion of 5-methylcytosine to 5-hydroxymethylcytosine in mammalian DNA by MLL partner TET1». Science 324 (5929): 930–5. DOI:10.1126/science.1170116. PMID 19372391.
2. ↑ Ito S, D'Alessio AC, Taranova OV, Hong K, Sowers LC, Zhang Y (August 2010). «Role of Tet proteins in 5mC to 5hmC conversion, ES-cell self-renewal and inner cell mass specification». Nature 466 (7310): 1129–33. DOI:10.1038/nature09303. PMID 20639862.
3. ↑ Warren RA (1980). «Modified bases in bacteriophage DNAs». Annu. Rev. Microbiol. 34: 137–158. DOI:10.1146/annurev.mi.34.100180.001033. PMID 7002022.
4. ↑ Wyatt GR, Cohen SS (December 1952). «A new pyrimidine base from bacteriophage nucleic acids». Nature 170 (4338): 1072–1073. DOI:10.1038/1701072a0. PMID 13013321.
5. ↑ 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. DOI:10.1126/science.1169786. PMID 19372393.
6. ↑ Iqbal K, Jin SG, Pfeifer GP, Szabó PE (March 2011). «Reprogramming of the paternal genome upon fertilization involves genome-wide oxidation of 5-methylcytosine». Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108 (9): 3642–7. DOI:10.1073/pnas.1014033108. PMID 21321204.
7. ↑ Ruzov A, Tsenkina Y, Serio A, et al. (September 2011). «Lineage-specific distribution of high levels of genomic 5-hydroxymethylcytosine in mammalian development». Cell Res. 21 (9): 1332–42. DOI:10.1038/cr.2011.113. PMID 21747414.
8. ↑ ^{1 2} Münzel M et al. (July 2010). «Quantification of the Sixth DNA Base Hydroxymethylcytosine in the Brain». Angew. Chem. Int. Ed. 49 (31): 5375–5377. DOI:10.1002/anie.201002033.
9. ↑ Szwagierczak A et al. (October 2010). «Sensitive Enzymatic Quantification of 5-Hydroxymethylcytosine in Genomic DNA». Nucleic Acids Res. 38 (19): e181. DOI:10.1093/nar/gkq684. PMID 20685817.
10. ↑ Globisch D et al. (December 2010). «Tissue Distribution of 5-Hydroxymethylcytosine and Search for Active Demethylation Intermediates». PLoS ONE 5 (12): e15367. DOI:10.1371/journal.pone.0015367. PMID 21203455.
11. ↑ Song C-X et al. (December 2010). «S elective chemical labeling reveals the genome-wide distribution of 5-hydroxymethylcytosine». Nat. Biotech. 29 (1): 68–72. DOI:10.1038/nbt.1732.