De novo метилирование ДНК у ранних эмбрионов
Нам необходимо понять не только то, каким образом паттерны метилирования ДНК стабильно поддерживаются, но и то, как они вообще возникают. Ранние эксперименты по трансфекции клеток показали, что неметилированная ДНК, введенная в культивируемые соматические клетки, имеет тенденцию оставаться в неметилированном состоянии спустя много клеточных делений. С другой стороны, ретровирусные провирусы и другие трансгены, введенные мышиным предимплантационным эмбрионам, становятся стабильно метилированными в клетках животного ( Jahner et al., 1982 ). Это позволяло предполагать, что процесс de novo метилирования ДНК ограничен тотипотентными стадиями эмбриогенеза . Эта идея была проверена с помощью клеток эмбриональной карциномы ( ЕС ) мышей и, впоследствии, эмбриональных стволовых ( ES ) клеток в качестве модельной системы. Ретровирусная ДНК была неинфекционной, будучи введенной в эти клетки, в противоположность соматическим клеткам, которые поддерживали инфекционный цикл вируса ( Stewart et al., 1982 ). Кроме того, провирусная ДНК становилась метилированной по динуклеотидам CpG , а уменьшение метилирования путем клонирования их метилированных геномов в бактериях (и тем самым стирание метилирования ДНК) восстанавливало способность к экспрессии вирусного гена. Эти результаты показывали, что метилирование ДНК может сайленсировать экспрессию вирусного генома in vivo, а также что эмбриональные клетки действительно обладают способностью метилировать ДНК de novo. Первоначально была известна только одна ДНК- метилтрансфераза, Dnmt1 , и поэтому считалось, что этот фермент способен de novo метилировать ДНК на этих стадиях развития. Деления гена Dnmt1, однако, не интерферирует с de novo метилированием провирусной ДНК в ES-клетках ( Lei et al., 1996 ), доказывая, что работают другие ДНК-метилтрансферазы.
