Role sekvenčního kontextu v metylaci DNA

Abstract

Metylace DNA v cytosinu je důležitá epigenetická značka, která se podílí na regulaci genové exprese, umlčování transponovatelných elementůch a spoluurčuje celkový stavu chromatinu. Cytosin se v DNA může vyskytovat ve třech kontextech: CG, CHG a CHH (kde H zastupuje C, A, nebo T). Arabidopsis thaliana (a rostliny obecně) disponuje molekulárním aparátem, kterým je schopna metylovat DNA v cytosinu ve všech kontextech. Tento aparát má dva úkoly: udržovat již zavedené metylační značky a v případě potřeby vytvářet nové. Udržování metylace se pro jednotlivé kontexty liší svými mechanismy. K metylaci symetrických kontextů CG a CHG se využívá informace z již metylovaného vlákna. Asymetrické kontexty CHH a i CHG k metylaci využívají informaci z další epigenetické značky: modifikace histonů, konkrétně dimetylace histonu H3 na lysinu 9. Takto vzniká zpětnovazebná smyčka mezi metylací histonů a DNA. Metylace CHH pak také může být naváděna pomocí malých RNA komplementárních k danému místu. Mechanismus navádění metylačního enzymu pomocí malých RNA je také využíván při zavádění nových mDNA značek, a to v případě všech kontextů. Nejvíce je metylován kontext CG, který kromě velkého zastoupení v heterochromatinu je přítomný i v konstitutivně přepisovaných oblastech dlouhých středně intezivně přepisovaných genů....

Cytosine methylation of DNA is a pivotal epigenetic mark, which contributes to the regulation of the gene expresion, silencing of transposable elements, and co-defines chromatine state. There are three cytosine contexts: CG, CHG and CHH (where H stands for C, A, or T). Arabidopsis thaliana (and plants in general) has an arsenal of molecular mechanisms capable of cytosine methylation in all of its contexts. That said, there are two tasks at hand: maintaining of pre-existing methylation and if need be, creating new methylated spots. The actual process of maintaining of the methylation depends on the cytosine context. Methylation of symmetrical contexts of CG and CHG can utilize the information about the methylation pattern from the second DNA strand. The aymmetrical context of CHH, and also CHG need to look for this information elsewhere: in the methylation of the lysine 9 of H3 histone. This creates a self-reinforcing loop and a crosstalk between two epigenetic mechanisms. Maintaince of methylation of CHH is also navigated by small RNA complementary to the locus in question. This mechanism of enzyme navigating by RNA is also used in establishing a new methylated site for all of the contexts. CG methylation is most prevalent in both heterochromatine and euchromatine. It also has a special functions...