В многоклеточных организмах каждая клетка содержит полный набор генетической информации, характерной для конкретного вида. Однако в любой данной клетке фактически выражается только подмножество этой всеобъемлющей библиотеки генов, и эта селективность порождает разнообразные типы клеток с определенными функциями. На уровне самой ДНК простые химические модификации ее субъединиц могут определять, какие гены активны, а какие "отключены". Но регуляция генов также должна быть гибкой, что требует обратимости активации и инактивации генов. Следовательно, это означает, что также возможно управлять такими модификациями ДНК. Исследователи LMU (Ludwig-Maximilians-Universitaet) под руководством профессора Томаса Карелла описали новый механизм реактивации генов, который, в отличие от других известных путей, не приводит к образованию потенциально вредных промежуточных продуктов. Новые результаты появляются в журнале Nature Chemical Biology.

Метилирование одного из четырех основных строительных блоков, цитидина, играет важную роль в регуляции активности генов. Присоединение метильной группы (СН3) к неметилированному цитидину превращает его в 5-метилцитидин, который, как известно, блокирует активность гена. «Это ставит вопрос о том, как клетка может отменить эту инактивирующую модификацию, чтобы восстановить ген до его предыдущего состояния», - говорит Карелл. Чтобы реактивировать метилированный ген, метильную группу необходимо удалить. До сих пор предполагалось, что метилированный цитидин должен быть вырезан из ДНК и заменен неметилированной формой основания. Это, однако, представляет собой рискованный процесс, поскольку он требует обрезания одной или даже обеих нитей ДНК - и, если только не будет незамедлительно восстановлено наивное состояние, разрывы ДНК могут иметь серьезные последствия для клетки.

«Мы показали в эмбриональных стволовых клетках мыши, что существует еще один способ деметилирования, который позволяет избежать любого нарушения непрерывности нити ДНК», - говорит Карелл. В этом пути присоединенная метильная группа ферментативно окисляется с образованием 5-формилцитидина, которую команда Карелла впервые обнаружила в стволовых клетках мыши в 2011 году. Теперь они использовали стабильные изотопы для маркировки 5-формилцитидина в стволовых клетках и показали, что это быстро превращенный неметилированный цитидин. «Таким образом, этот механизм позволяет клеткам регулировать активность генов на уровне ДНК, не подвергая риску, что ДНК может быть повреждена в процессе», - объясняет Карелл. Авторы нового исследования считают, что этот путь может также представлять медицинский интерес, поскольку он может обеспечить способ перепрограммировать стволовые клетки целенаправленным образом. Такой метод, в свою очередь, откроет новые перспективы в регенеративной медицине.

Подробнее: https://www.sciencedaily.com/releases/2017/12/171201122925.htm