5-Hydroxymethylcytosin

5-Hydroxymethylcytosin
Illustrativt billede af punkt 5-Hydroxymethylcytosin
Struktur af 5-hydroxymethylcytosin
Identifikation
IUPAC navn 4-amino-5- (hydroxymethyl) pyrimidin-2 (1 H ) -on
Synonymer

4-amino-5- (hydroxymethyl) -2 (1 H ) -pyrimidinon

N o CAS 1123-95-1
PubChem 70751
ChEBI 76792
SMILE Nc1nc (= O) [nH] cc1CO
PubChem , 3D-visning
InChI Std. InChI: 3D-visning
InChI = 1S / C5H7N3O2 / c6-4-3 (2-9) 1-7-5 (10) 8-4 / h1,9H, 2H2, (H3,6,7,8,10)
Std . InChIKey:
RYVNIFSIEDRLSJ-UHFFFAOYSA-N
Kemiske egenskaber
Brute formel C 5 H 7 N 3 O 2   [isomerer]
Molar masse 141,128 ± 0,0057  g / mol
C 42,55%, H 5%, N 29,77%, O 22,67%,
Enheder af SI og STP, medmindre andet er angivet.

Den 5-hydroxymethylcytosine er en nukleobase pyrimidin modificeret derivat af cytosin ved methylering og hydroxylering . Det spiller en vigtig rolle i epigenetik fordi hydroxyleringen af en cytosin rest kunne fungere som en switch gør det muligt at aktivere og deaktivere ekspressionen af et gen . Det blev først observeret i bakteriofager i 1952 og er blevet observeret i overflod i hjernen hos mennesker og mus såvel som i embryonale stamceller . Hos pattedyr kan det produceres ved oxidation af 5-methylcytosin .

Alle mammale celler synes at indeholde 5-hydroxymethylcytosine men ved vidt forskellige niveauer afhængigt af celletypen. De højeste koncentrationer blev observeret i neuroner i centralnervesystemet . Det har været muligt at vise, at koncentrationen af 5-hydroxymethylcytosin stiger med alderen, som det er blevet demonstreret i hippocampus og lillehjernen hos mus.

Den biologiske funktion af denne nukleinsyrebase forstås stadig ikke fuldt ud. Det antages, at det kunne regulere genekspression eller udløse DNA-methylering . Denne hypotese understøttes af observationen om, at DNA kunstigt modificeret til at indeholde 5-hydroxymethylcytosin kan omdannes til normalt DNA, der mangler denne modificerede base, når den indføres i pattedyrceller. Derudover er niveauet af 5-hydroxymethylcytosin højere i kimceller , hvor det ser ud til at spille en rolle i DNA-demethylering. Endelig er 5-formylcytosin , et oxidationsprodukt af 5-hydroxymethylcytosin og mulig mellemled på en oxidativ demethyleringsvej, blevet påvist i DNA fra embryonale stamceller, skønt det ikke er blevet påvist i signifikante mængder hos mus. Den 5-hydroxymethylcytosine kunne spille en særlig vigtig rolle i det centrale nervesystem, hvor det er bemærkelsesværdigt rigelig. Et fald i niveauet af dette molekyle har været forbundet med en manglende fornyelse af embryonale stamceller. Det er også forbundet med labile og ustabile nukleosomer, som ofte repositioneres under celledifferentiering .

Noter og referencer

  1. beregnet molekylmasse fra "  Atomic vægte af elementerne 2007  " på www.chem.qmul.ac.uk .
  2. (i) RAJ Warren , "  Modified Bases in Bacteriophage DNAs  " , Årlig gennemgang af mikrobiologi , bind.  34, Oktober 1980, s.  137-158 ( PMID  7002022 , DOI  10.1146 / annurev.mi.34.100180.001033 , læs online )
  3. (in) GR Wyatt & SS Cohen , "  A New pyrimidine base from Bacteriophage Nucleic Acids  " , Nature , bind.  170, nr .  4338, 20. december 1952, s.  1072-1073 ( PMID  13013321 , DOI  10.1038 / 1701072a0 , læs online )
  4. (in) Skirmantas Kriaucionis og Nathaniel Heintz , "  The Nuclear DNA Base 5-hydroxymethylcytosine is present in Purkinje Neurons and the Brain  " , Science , bind.  324, nr .  5929, 15. maj 2009, s.  929-930 ( PMID  19372393 , PMCID  3263819 , DOI  10.1126 / science.1169786 , læs online )
  5. (i) Mamta Tahiliani, Kian Peng Koh, Shen Yinghua, William A. Pastor, Hozefa Bandukwala Jevgenij Brudno, Suneet Agarwal, Mr. Lakshminarayan Iyer, David R. Liu, L. Aravind Rao og Anjana , "  Konvertering af 5- methylcytosin til 5-hydroxymethylcytosin i mammalt DNA af MLL Partner TET1  ” , Science , bind.  324, nr .  5929, 15. maj 2009, s.  930-935 ( PMID  19372391 , PMCID  2715015 , DOI  10.1126 / science.1170116 , læs online )
  6. (da) Martin Münzel, Daniel Globisch, Tobias Brückl, Mirko Wagner, Veronika Welzmiller, Stylianos Michalakis, Markus Müller, Martin Biel og Thomas Carell , "  Kvantificering af den sjette DNA-base hydroxymethylcytosin i hjernen  " , Angewandte Chemie International Edition , vol.  49, nr .  31, 19. juli 2010, s.  5375-5377 ( DOI  10.1002 / anie.201002033 , læs online )
  7. (i) Aleksandra Szwagierczak Sebastian Bultmann Christine S. Schmidt Fabio Spada og Heinrich Leonhardt , "  Sensitive enzymatisk kvantificering af 5-hydroxymethylcytosine i genomisk DNA  " , Nucleic Acids Research , Vol.  38, nr .  19, oktober 2010, e181 ( PMID  20685817 , PMCID  2965258 , DOI  10.1093 / nar / gkq684 , læs online )
  8. (da) Daniel Globisch, Martin Münzel, Markus Müller, Stylianos Michalakis, Mirko Wagner, Susanne Koch, Tobias Brückl, Martin Biel og Thomas Carell , "  Tissue Distribution of 5-Hydroxymethylcytosine and Search for Active Demethylation Intermediates  " , PLoS One , bind.  5, nr .  12, 23. december 2010, e15367 ( PMID  21203455 , PMCID  3009720 , DOI  10.1371 / journal.pone.0015367 , læs online )
  9. (en) Chun-Xiao Song, Keith E Szulwach, Ye Fu, Qing Dai, Chengqi Yi, Xuekun Li, Yujing Li, Chih-Hsin Chen, Wen Zhang, Xing Jian, Jing Wang, Li Zhang, Timothy J Looney, Baichen Zhang, Lucy A Godley, Leslie M Hicks, Bruce T Lahn, Peng Jin og Chuan He , "  Selektiv kemisk mærkning afslører genomdækkende distribution af 5-hydroxymethylcytosin  " , Nature Biolotechnology , bind.  29, 2010, s.  68-72 ( DOI  10.1038 / nbt.1732 , læs online )
  10. (da) Junjie U. Guo, Ching Su, Chun Zhong, Guo-li Ming og Hongjun Song , "  Hydroxylering af 5-methylcytosin ved TET1 Fremmer aktiv DNA-demethylering i den voksne hjerne  " , Cell , bind.  145, nr .  3, 29. april 2011, s.  423-434 ( PMID  21496894 , PMCID  3088758 , DOI  10.1016 / j.cell.2011.03.022 , læs online )
  11. (i) Jamie A. Hackett, Roopsha Sengupta, Jan J. Zylicz, Kazuhiro Murakami, Caroline Lee, Thomas A. Down og Azim Surani , "  Kimcellelinje DNA Demethylering Dynamics og Imprint Erasure Gennem 5-hydroxymethylcytosine  " , Science , vol.  339, nr .  6118, 25. januar 2013, s.  448-452 ( PMID  23223451 , DOI  10.1126 / science.1229277 , læs online )
  12. (i) Toni Pfaffeneder Benjamin Hackner Matthias truss, Martin Münzel1 Markus Müller1, Christian A. Deiml1 Christian Hagemeier og Thomas Carell , "  Opdagelsen af 5-Formylcytosine i embryonale stamceller DNA  " , Angewandte Chemie International Edition , flyvning.  50, nr .  31, 25. juli 2011, s.  7008-7012 ( PMID  21721093 , DOI  10.1002 / anie.201103899 , læs online )
  13. (i) Johannes M. Freudenberg, Swati Ghosh, Brad L. Lackford, Sailu Yellaboina, Xiaofeng Zheng, Li Ruifang Suresh Cuddapah Paul A. Wade, Guang Hu og Raja Jothi , "  Akut udtømning af TET1-afhængig 5-hydroxymethylcytosine ulige niveauer LIF / Stat3-signalering og resulterer i tab af embryonal stamcelleidentitet  ” , Nucleic Acids Research , vol.  40, nr .  8, april 2012, s.  3364-3377 ( PMID  22210859 , PMCID  3333871 , DOI  10.1093 / nar / gkr1253 , læs online )
  14. (i) Vladimir B. Teif, Daria A. Beshnova Yevhen Vainshtein Carolina Marth, Jan-Philipp Mallm Thomas Höfer og Karsten Rippe , "  nukleosom repositionering forbinder DNA (de) methylering og forskellen CTCF bindende stamcelle Under udvikling  " , Genome Research , vol.  24, nr .  8, august 2014, s.  1285-1295 ( PMID  24812327 , DOI  10.1101 / gr.164418.113 , læs online )