Метилирование ДНК и мутации
Преимуществам метилирования ДНК как эпигенетической системы клеточной памяти противостоит недостаток, связанный с мутабильностью 5-метилцитозина . Цитозин (С) дезаминируется спонтанно, давая урацил (U), который затем неправильно спаривается с гуанином ( Lindahl, 1974 ). Эта потенциальная мутация распознается урациловыми ДНК-гликозилазами, которые эффективно удаляют несоответствующее основание и инициируют репарацию, чтобы восстановить С на месте U. Однако, когда дезаминируется 5-метилцитозин, образуется тимин (Т). Результатом этого также оказывается неправильное спаривание, но тот факт, что Т, в отличие от U, является природным основанием ДНК, по-видимому, интерферирует с эффективным устранением повреждения. В результате мутантное тиминовое основание может сохраняться при репликации ДНК и передается дочерним клеткам как мутация типа транзиции С к Т. Мутации этого рода являются, по-видимому, одной из наиболее частых единичных причин генетического заболевания у людей, поскольку приблизительно одна треть всех точечных мутаций являются транзициями С к Т в последовательностях CpG ( Cooper and Youssoufian, 1988 ). Эту нестабильность CpG в эволюционных масштабах демонстрирует далее 4-5-кратная недостача CpG в геноме млекопитающих ( Bird, 1980 ). Единственным исключением оказываются островки CpG , в которых CpG не метилированы и поэтому стабильны.
Среди белков, связывающихся с метил-CpG, MBD4 остается пока уникальным в том отношении, что он обладает ферментативной активностью. Карбокситерминальный домен MBD4 является ДНК-гликозилазой, которая может in vitro избирательно удалять Т из неправильно спаренных Т-G ( Hendrich et al., 1999 ). Эту активность можно было бы ожидать от системы репарации ДНК, которая исправляет дезаминирование 5-метилцитозина. В подтверждение этой гипотезы мыши, лишенные MBD4, обнаруживают повышенную мутабельность метилированных остатков цитозина в хромосомной репортерной последовательности ( Millar et al., 2002 ). Кроме того, мыши, лишенные Mbd4, приобретают мутации типа транзиций С к Т в гене аденоматозного полипоза coli ( APC ) и обладают повышенной частотой кишечных новообразований ( табл. 18.2 ). Стоит отметить, что несмотря на существование специальной системы репарации, сайты метилирования цитозина сохраняются как "горячие точки" для мутаций.
