2) к усилению транскрипционной активности гена
3) к усилению транскрипционной активности генов соседнего локуса
4) не влияет на активность гена
Гиперметилирование цитозинов в CpG-динуклеотидах регуляторной области, особенно в промоторном CpG-островке, обычно связано с эпигенетическим подавлением экспрессии гена. Метильная группа присоединяется к пятому атому углерода цитозина с образованием 5-метилцитозина и изменяет доступность ДНК для транскрипционных факторов.
Механизм репрессии включает прямое препятствие связыванию активирующих транскрипционных факторов, а также рекрутирование белков, распознающих метилированную ДНК, например MeCP2 и MBD-белков. Эти комплексы привлекают гистондеацетилазы и другие ферменты ремоделирования хроматина, вызывают деацетилирование гистонов, уплотнение хроматина и формирование транскрипционно неактивного состояния. В результате снижается инициация транскрипции и уменьшается уровень соответствующей РНК.
Подавление транскрипции вследствие промоторного гиперметилирования имеет значение для геномного импринтинга, инактивации X-хромосомы и канцерогенеза, когда таким способом могут выключаться гены-супрессоры опухолевого роста. Вывод относится прежде всего к регуляторным областям: метилирование тела гена или отдельных энхансеров может иметь иной, контекст-зависимый эффект.
| Признак | Характеристика | Функциональное значение |
|---|---|---|
| Химическая модификация | Присоединение метильной группы к цитозину в CpG-динуклеотиде с образованием 5-метилцитозина | Изменение эпигенетического состояния ДНК без изменения последовательности нуклеотидов |
| Типичная локализация | Промоторные CpG-островки и другие регуляторные участки гена | Снижение доступности регуляторной области для аппарата транскрипции |
| Белки-распознаватели | Белки семейства MBD, включая MeCP2 и MBD1 | Рекрутирование репрессивных комплексов к метилированной ДНК |
| Изменение хроматина | Привлечение гистондеацетилаз и комплексов ремоделирования хроматина | Деацетилирование гистонов, уплотнение хроматина и формирование состояния, недоступного для транскрипции |
| Экспрессия гена | Снижение инициации транскрипции, иногда практически полное выключение гена | Уменьшение количества матричной РНК и белкового продукта |
| Диагностическая оценка | Бисульфитное секвенирование, метил-специфическая ПЦР, пиросеквенирование, микрочипы метилирования | Определение доли метилированных аллелей и сопоставление статуса метилирования с экспрессией гена |
| Биологическое значение | Импринтинг, инактивация X-хромосомы, возрастные изменения и эпигенетическое выключение генов-супрессоров опухолей | Регуляция тканеспецифичной экспрессии и патогенеза ряда наследственных и онкологических заболеваний |
Эпигенетическое подавление потенциально обратимо, поскольку не сопровождается мутацией в кодирующей последовательности. Для интерпретации результата важно учитывать тип клеток, степень метилирования и соответствие между метилированием и уровнем экспрессии. В лабораторной генетике наиболее информативна комплексная оценка эпигенетического профиля вместе с анализом последовательности ДНК и транскрипционной активности.