Обнаружен новый нуклеотид, который может перевернуть эпигенетику

Всем известны четыре "буквы" генетического кода: аденин (A), тимин (T), гуанин (G) и цитозин (C). Эпигенетика добавила к ним пятую — 5-метилцитозин (5-mC), который регулирует активность генов. Теперь в Science сообщается об открытии шестого нуклеотида в ДНК млекопитающих, что открывает новое направление в эпигенетических исследованиях.

Суть открытия

• Исследователи из Лаборатории молекулярной биологии Университета Рокфеллера (лаборатория Натаниэля Хейнтца) случайно обнаружили в мозге мыши и человека значительное количество неизвестного стабильного нуклеотида, который они обозначили как «x».
• С помощью масс-спектрометрии и других тестов было установлено, что «x» — это 5-гидроксиметилцитозин.
• Ранее этот нуклеотид наблюдали только у бактериальных вирусов. В мозге млекопитающих он оказался стабильным и обильным: на его долю приходилось около 40% метилированного цитозина в клетках Пуркинье (крупнейших нейронах мозга) и 10% — в гранулярных клетках.

Значение для эпигенетики

• Новый уровень регуляции. Открытие указывает на существование нового механизма регуляции экспрессии генов и структуры ядра.
• Проблема методов. Стандартный метод бисульфитного секвенирования, используемый для картирования сайтов метилирования ДНК (например, в рамках проекта «Эпигеном человека»), не различает 5-метилцитозин и 5-гидроксиметилцитозин. Это, вероятно, скрывало новый нуклеотид годами. Если у этих двух форм окажется разный биологический смысл, многие предыдущие эксперименты по картированию эпигенома придется пересмотреть с помощью новых инструментов.
• Подтверждение от независимой группы. В том же выпуске Science группа из Гарварда под руководством Анджаны Рао сообщает об открытии ферментов, которые специфически превращают 5-метилцитозин в 5-гидроксиметилцитозин. Это указывает на существование динамической системы регуляции генов с участием нового нуклеотида, аналогичной работе ДНК-метилтрансферазы.

Что дальше?

Функция нового нуклеотида пока не ясна. Первоначальные данные указывали на возможную роль в деметилировании ДНК, но исследователи полагают, что он также может напрямую регулировать экспрессию генов. Сейчас ведутся работы по картированию участков генома, где присутствует 5-гидроксиметилцитозин, и планируются эксперименты на генетически модифицированных мышах для изучения его эффектов.