Автор: Ванюшин Б.Ф.Статей: 2МетилированиеМЕТИЛИРОВАНИЕАвторы: Б.Ф. Ванюшин, Е.С. ГромоваМЕТИЛИРОВАНИЕ нуклеиновых кислот, замещение одного или нескольких атомов водорода в нуклеотидных остатках (преим. основаниях) рибонуклеиновых (РНК) и дезоксирибонуклеиновых (ДНК) кислот на метильную (CH 3) группу; осн. способ природной модификации нуклеиновых кислот. М. - важнейший биохимич. механизм, обеспечивающий введение новой информации, которая не кодирована в нуклеотидной последовательности ДНК (поэтому М. ДНК относят к эпигенетич. процессам). Катализируется ферментами - РНК- и ДНК- метилтрансферазами с использованием S -аденозил- L -метионина (SAM) в качестве донора метильных групп. Наибольшим разнообразием метилированных оснований обладают транспортные РНК (тРНК): в результате М. тРНК в её составе образуются остатки тимина, 5- метилцитозина, N 1 -метиладенина, N 6 -ме тиладенина, N 6, N 6 -диметиладенина, N 2 -ме тилгуанина и др. минорные основания. Матричная РНК (мРНК) на 5’-конце обычно содержит остатки N 7 -метилгуанина, входящего в состав т. н. кэп-структуры, что важно для правильного взаимодействия её с рибосомой и осуществления процесса трансляции. В рибосомных РНК (рРНК) встречаются также остатки 2’- O -метилрибозы. М. РНК происходит строго специфично в отношении их первичной структуры, причём для каждого метилированного остатка существует своя специфич. РНК-метилтрансфераза. Хотя М. РНК влияет на формирование их уникальной пространственной структуры, в подавляющем большинстве случаев его функциональный смысл остаётся неизвестным. В ДНК метильная группа переносится на остатки цитозина и аденина у прокариот и на остатки цитозина (в CpG-участках) с образованием 5-метилцитозина у эукариот. М. цитозиновых остатков стабилизирует двойную спираль и облегчает конформационный переход ДНК из B - в Z -форму при физиологич. условиях. Такая модификация существенно влияет на узнавание и взаимодействие ДНК с ферментами, репрессорами, гормон- рецепторными комплексами и др. (напр., М. ДНК ингибирует её связывание с гликокортикоид-рецепторным комплексом). Количество метилированных оснований в животных клетках составляет 2-7%, в растительных - 10% от всех оснований ДНК, причём особенно сильно метилированы сателлитные ДНК. Установлено, что М. обеспечивает защиту ДНК прокариот от расщепления собств. ферментами рестрикции. От степени М. оснований в бактериальной ДНК зависят транспозиция генов, репликация ДНК и её репарация. М. цитозинов в ДНК животных и растений характеризуется видовой, тканевой (клеточной) и возрастной специфичностью; оно может изменяться под влиянием разл. факторов. М. происходит как в процессе репликации ДНК, так и после её завершения. Полагают, что М. ДНК может использоваться для подавления экспрессии генов про- и эукариот. Разл. данные свидетельствуют об участии М. в клеточной дифференцировке, детерминации клеток в эмбриогенезе. М. играет важную роль в хромосомном (геномном) импринтинге (напр., у трансгенных мышей характер М. аллелей соответствует их М. в той гамете, из которой они происходят, причём тип М. сохраняется в трёх и более поколениях). Благодаря М. происходит инактивация Х-хромосомы у животных. С М. связывают защиту генома от мобильных генетич. элементов, возникновение «горячих точек» мутагенеза, развитие онкологич. заболеваний, процессы старения и др. М. ДНК у животных и растений регулируется гормонами (глюкокортикоидами у животных, ауксинами, гибберелинами, цитокининами у растений). Литература Лит.: Ванюшин Б.Ф. Метилирование ДНК у эукариот - новый механизм регуляции экспрессии генов и клеточной дифференцировки // Успехи биологической химии. 1983. Т. 24; он же. Метилирование ДНК у растений. М., 2009; Biochemistry and biology of DNA methylation. N. Y., 1985; Bender J. DNA methylation and epigenetics // Annual Review of Plant Biology. 2004. Vol. 55. Минорные основанияМИНОРНЫЕ ОСНОВАНИЯАвторы: Б.Ф. ВанюшинМИНОРНЫЕ ОСНОВАНИЯ, азотистые основания, присутствующие в нуклеиновых кислотах в небольших количествах. Образуются в результате разл. модификаций (гл. обр. метилирования) обычных оснований (аденина, гуанина, цитозина в молекулах ДНК и РНК и урацила в РНК) после синтеза полинуклеотидов. Наиболее часто в ДНК встречается 5-метилцитозин (m 5 C) и N 6 -метиладенин, а в РНК - нуклеозид псевдоуридин (в нём основание и пентоза соединены C − C -связью), тимин (5-метилурацил) и $\ce{ N^ 7 }$ -метилгуанин. Наибольшим структурным многообразием модифицированных оснований (от простого метилирования до существенного перестраивания пуриновых циклов) и их числом (до 10% от общего содержания азотистых оснований) отличаются транспортные РНК (тРНК), что, по-видимому, важно для выполнения их функций. Столь же велико содержание остатков m 5 C в ДНК высших растений (в некоторых сателлитных ДНК он почти полностью замещает цитозин). В небольших количествах М. о. (O 6 -метилгуанин, N 6 -метиладенин и др.) образуются в ДНК под действием алкилирующих агентов УФ- и ионизирующего излучений. Такие нарушения в структуре ДНК обычно кратковременны, т. к. исправляются с помощью ферментов репарации. |
 |