DNAメチル化

生物学におけるプロセス

DNADNACpG 
左:シトシン、右:メチル化したシトシン(5-メチルシトシン
中心の2つのシトシンがメチル化されたDNAのイラスト。DNAメチル化は発生や疾患におけるエピジェネティックな遺伝子制御で重要な役割を果たしている。

概要

編集

DNA56DNA42DNA[1]DNADNADNA宿DNADNADNA[2]

DNADNA  5  5調DNACpG--CpG[3][4][5]

ほ乳類

編集

DNAX (carcinogenesis) 

CpG60-90%[6][7]CpGTpGCpGCpG21%[8]

CpG5' 調CpG CpG DNA[9]

DNA21DNA2DNACpG (methyl-CpG-binding domain protein, MBD) MBDDNAmethyl-CpG-binding protein 2 (MeCP2) methyl-CpG-binding domain protein 2 (MBD2)

DNA[10][11]

がんにおけるDNAメチル化

編集

DNA調DNA5-DNADNADNA21CpG[12] BRCA1[13]

ほ乳類が持つDNAメチル基転移酵素

編集

DNACpGC52 (maintenance methylation)  de novo[14]

DNADNADNA (DNMT) DNMT1DNADNADNMT12DNMT19

DNMT3aDNMT3bDNADNA de novo DNMT3LDNMT3DNMT3Lde novo DNAtRNA(-5-)-DNMT2 (TRDMT1)DNADNA10DNMT2 (TRDMT1) DNAtRNA-38[15]

DNMT5--2'-β-DNMTDNADNMTRNA (mRNA) DNMTRNADNMT1DNA

植物

編集

 (Arabidopsis thaliana) DNADNADNACpGCpGCpHpGCpHpHH

DNA Arabidopsis DNADRM2MET1CMT3DRM2MET1DNMT3DNMT1CMT3DNA21) DNA de novo 2) DNADNADRM2 de novo DNADRM2MET1CMT3DNA[16]DNAChromatin Datbase[17]

de novo DNARNADNA (RNA-directed DNA methylation: RdDM) RdDMRNADNARNARNA[18]RNAsmall intefering RNA (siRNA) microRNA (miRNA) RNA de novo DNA[18]RNARNA宿RNARNA

真菌

編集

0.1-0.5%5%[19][20]DNA[21]

 (Saccharomyces)  (Schizosaccharomyces) DNA (Neurospora crassa) [22]DNA dim-2 DNADNA DNADNADNADNA

原核生物、ウイルス

編集

DNADNA2DNA1DNADNADNA2DNADNA[23][24]

 E. coli DNA (Dam) /32kDaE. coli DamGATCN6 (G meATC)3DNA-DamDamDNADNADNAE. coliGATCDNA DNA2-4DamdamdamDNADNADam

DNAGATCDNASeqADNA1E. coliGATCDNADamDNAE. coli尿Dam[?]

DNACCAGGCCTGGC5C meC(A/T)GGEcoKIAAC(N6A)GTGCGCAC(N6A)GTT

使K-12DamDcmdam-/dcm-dam+/dcm+ DNAdam-/dcm- [25][26]

検出

編集

DNA

PCR (MSP)

MSPCpG (UpG) DNAPCRCpG

 (Whole genome bisulfite sequencing, WGBS)[27]

WGBSMSP (sodium bisulfite) DNADNAWGBS (Bismark[28], BSMAP[29] ) 使

HELP

HELP HpaII CpG DNA

ChIP-on-chip

ChIP-on-chipMCP2DNA調

 (Restriction landmark genomic scanning, RLGS)

RLGS使CpGHELP

DNA (Methylated DNA immunoprecipitation, MeDIP)

MeDIPDNA (MeDIP-chip) DNA (MeDIP-seq) DNADNA

Molecular break light assay

Molecular break light assayGATCDpnIDpnIDpnI[30][31]

脚注

編集


(一)^ Iqbal K, Jin SG, Pfeifer GP, Szabó PE (2011). Reprogramming of the paternal genome upon fertilization involves genome-wide oxidation of 5-methylcytosine. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108 (9): 3642-3627. doi:10.1073/pnas.1014033108. PMC 3048122. PMID 21321204. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3048122/. 

(二)^ Jaenisch R, Bird A (2003). Epigenetic regulation of gene expression: how the genome integrates intrinsic and environmental signals. Nat. Genet. 33 Suppl: 245-254. doi:10.1038/ng1089. PMID 12610534. 

(三)^ Dodge JE, Ramsahoye BH, Wo ZG, Okano M, Li E (2002). De novo methylation of MMLV provirus in embryonic stem cells: CpG versus non-CpG methylation. Gene 289 (12): 4148. doi:10.1016/S0378-1119(02)00469-9. 

(四)^ Haines TR, Rodenhiser DI, Ainsworth PJ (2001). Allele-Specific Non-CpG Methylation of the Nf1 Gene during Early Mouse Development. Developmental Biology 240 (2): 585598. doi:10.1006/dbio.2001.0504. PMID 11784085. 

(五)^ Lister R, Pelizzola M, Dowen RH, et al. (October 2009). Human DNA methylomes at base resolution show widespread epigenomic differences. Nature 462 (7271): 31522. doi:10.1038/nature08514. PMC 2857523. PMID 19829295. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2857523/. 

(六)^ Ehrlich M, Gama Sosa MA, Huang L-H., Midgett RM, Kuo KC, McCune RA, Gehrke C (April 1982). Amount and distribution of 5-methylcytosine in human DNA from different types of tissues or cells. Nucleic Acids Research 10(8): 27092721. doi:10.1093/nar/10.8.2709. PMC 320645. PMID 7079182. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC320645/. 

(七)^ Tucker KL (June 2001). Methylated cytosine and the brain: a new base for neuroscience. Neuron 30(3): 649652. doi:10.1016/S0896-6273(01)00325-7. PMID 11430798. 

(八)^ International Human Genome Sequencing Consortium, et al. (February 2001). Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature 409 (6822): 860921. doi:10.1038/35057062. PMID 11237011. 

(九)^ Daura-Oller E, Cabre M, Montero MA, Paternain JL, Romeu A (2009). Specific gene hypomethylation and cancer: New insights into coding region feature trends. Bioinformation 3(8): 340343. PMC 2720671. PMID 19707296. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2720671/. 

(十)^ Miller C, Sweatt J (2007-03-15). Covalent modification of DNA regulates memory formation. Neuron 53(6): 857869. doi:10.1016/j.neuron.2007.02.022. PMID 17359920. 

(11)^ Powell, Devin (2008122). Memories may be stored on your DNA. New Scientist. 2008122

(12)^ Craig, JM; Wong, NC (editor) (2011). Epigenetics: A Reference Manual. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-88-2 

(13)^ Lauren Pecorino   p54

(14)^ DNAPDF5372008823-92012125 

(15)^ Goll MG, Kirpekar F, Maggert KA, Yoder JA, Hsieh CL, Zhang X, Golic KG, Jacobsen SE, Bestor TH (January 2006). Methylation of tRNAAsp by the DNA methyltransferase homolog Dnmt2. Science 311 (5759): 395398. doi:10.1126/science.1120976. PMID 16424344. 

(16)^ Cao X and Jacobsen SE (December 2002). Locus-specific control of asymmetric and CpNpG methylation by the DRM and CMT3 methyltransferase genes. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99(Suppl 4): 1649116498. doi:10.1073/pnas.162371599. PMC 139913. PMID 12151602. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC139913/. 

(17)^ ChromDB::Chromatin Database. 201145

(18)^ abAufsatz W, Mette MF, van der Winden J, Matzke AJM, Matzke M (2002). RNA-directed DNA methylation in Arabidopsis. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99(90004): 1649916506. doi:10.1073/pnas.162371499. PMC 139914. PMID 12169664. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC139914/. 

(19)^ Antequera F, Tamame M, Villanueva JR, Santos T (July 1984). DNA methylation in the fungi. J. Biol. Chem. 259 (13): 80338036. PMID 6330093. 

(20)^ Binz T, D'Mello N, Horgen PA (1998). A comparison of DNA methylation levels in selected isolates of higher fungi. Mycologia (Mycological Society of America) 90(5): 785790. doi:10.2307/3761319. JSTOR 3761319. 

(21)^ Jupe ER, Magill JM, Magill CW (1986). Stage-specific DNA methylation in a fungal plant pathogen. J. Bacteriol. 165 (2): 420-423. PMC 214434. PMID 3003026. http://jb.asm.org/cgi/content/abstract/165/2/420. 

(22)^ Selker EU, Tountas NA, Cross SH, Margolin BS, Murphy JG, Bird AP, Freitag M (2003). The methylated component of the Neurospora crassa genome. Nature 422 (6934): 893897. doi:10.1038/nature01564. PMID 12712205. 

(23)^ Hiraoka, Satoshi; Sumida, Tomomi; Hirai, Miho; Toyoda, Atsushi; Kawagucci, Shinsuke; Yokokawa, Taichi; Nunoura, Takuro (2022-01-21). Diverse DNA modification in marine prokaryotic and viral communities. Nucleic Acids Research 50(3): 15311550. doi:10.1093/nar/gkab1292. ISSN 0305-1048. PMC 8919816. PMID 35051998. https://doi.org/10.1093/nar/gkab1292. 

(24)^ Jeudy, Sandra; Rigou, Sofia; Alempic, Jean-Marie; Claverie, Jean-Michel; Abergel, Chantal; Legendre, Matthieu (2020-05-27). The DNA methylation landscape of giant viruses (). Nature Communications 11(1): 2657. doi:10.1038/s41467-020-16414-2. ISSN 2041-1723. PMC 7253447. PMID 32461636. https://www.nature.com/articles/s41467-020-16414-2. 

(25)^ Palmer BR and Marinus MG (1994). The dam and dcm strains of Escherichia colia review. Gene 143 (1): 112. doi:10.1016/0378-1119(94)90597-5. PMID 8200522. 

(26)^ NEW ENGLAND bioLabs. Making unmethylated (dam-/dcm-) DNA. 201145

(27)^ Cokus, S., Feng, S., Zhang, X. et al. (2008). Shotgun bisulphite sequencing of the Arabidopsis genome reveals DNA methylation patterning.. Nature 452 (7184): 215-219. doi:10.1038/nature06745. PMID 18278030. 

(28)^ Krueger F, Andrews SR. (2011). Bismark: a flexible aligner and methylation caller for Bisulfite-Seq applications.. Bioinformatics 27(11): 1571-1572. doi:10.1093/bioinformatics/btr167. PMID 21493656. 

(29)^ Xi, Y., Li, W. (2009). BSMAP: whole genome bisulfite sequence MAPping program.. BMC Bioinformatics 10(232). doi:10.1186/1471-2105-10-232. PMID 19635165. 

(30)^ Wood RJ, Maynard-Smith MD, Robinson VL, Oyston PC, Titball RW, Roach PL (2007). Fugmann, Sebastian. ed. Kinetic analysis of Yersinia pestis DNA adenine methyltransferase activity using a hemimethylated molecular break light oligonucleotide. PLoS ONE 2(8): e801. doi:10.1371/journal.pone.0000801. PMC 1949145. PMID 17726531. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1949145/. 

(31)^ Li J, Yan H, Wang K, Tan W, Zhou X (February 2007). Hairpin fluorescence DNA probe for real-time monitoring of DNA methylation. Anal. Chem. 79(3): 10501056. doi:10.1021/ac061694i. PMID 17263334. 

推薦文献

編集

関連項目

編集

外部リンク

編集