Uploaded by User3296

CpG adaları

advertisement
CpG Adaları
Fikriye Fulya KAVAK
CpG Adaları
 CG adaları, genomda sitozin ve guanin sıralı ikilisin sıklıkla bulundukları bölgelere
denir. Ortadaki “p” C ve G nükleotidlerin arasında bulunan fosfodiester bağından
gelir.
 Çoğu memeli gen promotörü, yüksek seviyelerde metillenmemiş CpG
dinükleotitleri ile karakterize edilen, CpG adaları olarak adlandırılan genomik
bölgelere gömülür.
 CpG adaları tipik olarak 200 bç ya da daha uzun, %50 ya da daha fazla C+G
içeriğine sahip gözlemlenen CpG/umulan CpG oranı 0,6’yı geçen DNA dizisi olarak
tanımlanır.
 Bu sekanslar yaklaşık olarak 1 kb uzunluğunda olabilmekte ve tüm insan
genlerinin %60-70’nin promotor bölgelerini temsil etmektedir.
 CpG dinükleotitlerinin yetersiz temsil edildiği ve yaygın olarak metillendiği toplu
genomik DNA'nın aksine, CGI'lar yüksek bir CpG yoğunluğu sergiler ve DNA
metilasyonuna direnç gösterirler.
 İnsan promotörlerinin yaklaşık% 70'i yüksek bir CpG içeriğine sahiptir. GC ikinükleotit sekanslarının sıklığı göz önüne alındığında, CpG dinükleotitlerinin sayısı
beklenenden çok daha düşüktür. Memelilerde, CpG sitozinlerin % 70 ile % 80'i
metillenmiştir.
 İnsan genomunda 28.890 CpG adası vardır
 CpG adaları ayrıca , microRNA'lar gibi fonksiyonel kodlamayan RNA'lar için
promotörlerde sıklıkla ortaya çıkar.
 Memeli genomundaki çoğu CpG’ler gelişim boyunca metiledirler ama birçok
housekeeping veya gelişimsel regülasyon gen promotorlarındaki CpG adaları
temel olarak hipometiledir.
 CGI promotorları birçok pozisyondan başlayabilen bir sınıf transkripsiyon başlama
bölgesini tanımlamaktadır.
 Promotörlerle ilişkili CGI'lar hemen hemen her zaman metillenmemiş kalmasına
rağmen, gen gövdeleri içinde yer alan 9,000 CGI'nin çoğu, geliştirme ve
farklılaşma sırasında metillenir.
 DNA metilasyon çalışmaları tanımlanmış gen promotorlarına odaklanmışlardır
(Weber ve ark. 2007; Meissner ve ark. 2008), ama CGI’lar genler arası bölgede,
transkripsiyon başlama bölgesinde ya da transkripsiyonun gerçekleştiği gen
gövdesinde de bulunurlar.
CGI’ların genomik dağılımı; (A) CGI’lar tanımlanmış TSS ‘lerde, gen gövdelerinde (intragenik) veya tanımlanmış genlerin arasında (integenik) lokalize olabilirler.
Fonksiyonu bilinmeyen intragenik ve intergenik CGI’lar Yetim (orphan) CGI olarak sınıflandılmaktadır. Unmetile CpG rezidüeleri (boş daireler) Metile CpG rezidüeleri
(dolu daireleri)
 Yetim olarak adlandırılan bu CpG adaları (orphan CGI) insan ve fare genomunda
tüm CGI’ların yarısı kadardır ve çoğu benzer epigenetik özellik gösterir. Ama yine
de intragenik bölgelerde oluşan bu CpG adaları gelişim boyunca daha sık olarak
metiledirler ve ayrıntılı regülatör fonksiyonları etkiliyebilirler.
 Çoğu promotor ilişkili CpG adaları
normal somatik hücrelerde ve eşey
hücre hattı dokularında gen
ekspresyonuna izin verecek şekilde
hipometiledir. Bunun tersine çoğu
kanser hücresinde tümör
baskılayıcıların promotorlarında
karsinogeneze katkı sağlarcasına
hipermetiledirler.
tilasyonu
 İnsan genomu, A,C, T, G bazlarını
eşit oranlarda içermektedir.
Onların doğal hallerine ek olarak,
bu bazlardan bazıları modifiye
formda bulunurlar.
 En yaygın modifikasyon sitozin
metilasyonudur.
 Sitozin rezidüelerinin %1’i
metiledir. Bunların %30’u CA, CT,
CC, %70 ise CG, veya CpG (Cfosfat-G) dinükleotidleri arasında
dağılmıştır
Kök hücrelerde, CpG metilasyonlu (mavi) DNA bölgeleri çoğunlukla homojen olarak metillenir,
oysa bu modifikasyon fibroblastlarda daha heterojendir. Öncelikle CA nükleotitlerinde ortaya
çıkan CpG olmayan metilasyon (kırmızı), sadece kök hücrelerde bulunur, ancak CpG
metilasyonundan asimetrik ve daha az ve yamalıdır. Eğer fibroblastlar indüklenmiş pluripotent
kök hücrelere dönüştürülürse, CpG dışı metilasyonu yeniden kazanırlar. Dolu daireler,
metillenmiş sitozinler; doldurulmamış daireler, metillenmemiş sitozinler. H, A, C veya T
anlamına gelir; N, herhangi bir nükleotidi belirtir.
https://doi.org/10.1038/462296a
CpG metilasyonunun genom boyunca araştırılması, bazı özellikleri ortaya
çıkarmıştır:
 ilki, CpG’ler genom boyunca rastgele dağılmamışlardır, CpG adalarında
kümelenmişlerdir;
 ikincisi bu CpG adaları promotor bölgelerde ya da yakınlarında
konumlanmışlardır;
 üçüncüsü, dişi X kromozomu, inaktif X geniş ve ağır bir şekilde DNA
metilasyonuna uğramıştır;
 dördüncüsü, genom boyunca yaklaşık 100 lokus maternal ya da paternal
metilasyon statüsünün direk kopyaları olarak metilasyon kalıbı gösterirler.
 Transkripsiyon ile bağlantılarının yanısıra CGI’ların fonksiyonel önemi de açığa
çıkmaya başlamıştır.
 CGI promotorları, farklı yapılardaki transkripsiyon kalıplarının ve kromatin
konfigürasyonlarının ortaya çıkmasını sağlamıştır ve kromatin yapıyı modifiye
eden proteinler (bazıları spesifik olarak unmetile CpG’ye bağlanır) tarafından
yönetilmektedirler.
 Genelde TATA kutuları diğer kor promotor elementlerle (BRE, DPE ve DCE gibi)
birlikte transkripsiyonel başlangıç odağı ile ilişki kurma eğilimindedir ama CGI
promotorlarında bu elementlerin yokluğu alışıldık bir durumdur.
 Bunun istisnaları vardır. İnsan α-globin geni MyoD1 ve eritropoietin CGI
promotoruna sahip olmasına rağmen TATA kutusuna da sahiptir.
 CGI promotorları aktif olmasalar bile RNAPII’e bağlanırlar ve bir tür transkripsiyon
oluşturma çabasındaymış gibi görünürler.
 CGI’lar,
 yüksek CpG yoğunluğu
 yüksek G+C içeriği
 TATA gibi kor promotor elementi yokluğu dışında bir de küçük uzun-oranlı sekans
korunması paylaşırlar.
 GC seviyesinin yüksek olması sık bulunan transkripsiyon faktörlerinin onlara
bağlanma ihtimalini arttırabilir.
 Genelde memeli transkripsiyon faktörü bağlanma bölgeleri GC zengini bölgelerde
diğer bölgelere göre daha fazladır ve çoğu tanınma sekanslarında CpG içerir.
DNA metilasyonu gen transkripsiyonunu iki şekilde etkileyebilir
 Birincisi, DNA'nın metillenmesi transkripsiyon faktörlerinin bağlanmasını
engelleyebilir,
 ikincisi metillenmiş DNA metil-CpG'ye-bağlanıcı bölge proteinleri tarafından
bağlanır. (methyl-CpG-binding domain proteins; MBD) MBD proteinleri, diğer
proteinleri de seferber ederek, sessiz kromatin olarak adlandırılan, kompakt ve
inaktif bir kromatin yapısı oluşmasını sağlar.
 MBD proteinlerinin varlığına dayanarak araştırmacılar, özellikle
metillenmemiş CpG'leri tanıyan proteinlerin var olabileceğini
varsaydılar. Daha sonraki çalışmalarda, CxxC parmak proteini 1 (Cfp1)
olarak adlandırılan CpG bağlayıcı proteini (CGBP), böyle bir faktör
olarak tanımladılar. Bu proteinin, in vitro olarak özellikle CpG
dinükleotitlerini tanıyan bir ZF (çinko parmak) -CxxC alanı vasıtasıyla
DNA'ya bağlandığı bulundu.
İlginç bir şekilde ve CGI işleviyle potansiyel olarak ilgisi olan çoğu ZF-CxxC proteini, kromatin değiştirme
aktiviteleri ile ilişkilidir. Örneğin CFP1, histon H3 lisin 4 (H3K4) üzerinde etkili olan SETD1 içeren bir
metiltransferaz kompleksi içinde bulunurken, KDM2A, histon H3 lisin 36 (H3K36) hedefleyen bir JmjC alanı
içeren demetilaz enzimidir. Çalışmalarımızda, bu ZF-CxxC proteinleri ile ilişkili histon modifiye edici aktivitelerin
CGI'larda tanımlanmış bir kromatin ortamı oluşturduğunu gözlemledik.
Jumonji (N / C terminal alanları): Alfa-keto glutarat gibi anahtar kofaktörlerin bağlanma bölgesi
5-metilsitosinin 5-hidroksimetilsitosine
 Genel olarak hücrelerde DNA metilasyonu iki şekilde gerçekleşir. Bunlardan
birincisi, hiç metillenmemiş bir DNA molekülünün yeniden metillenmesi, ‘’de
novo metilasyon’’ , diğeri ise metillenmiş olan DNA bölgelerinin Replikasyon
sonrasında da devam ettirilmesi, ‘’sürdürme metilasyonu’’ ya da diğer bir ifade ile
‘’hemi-metilasyondur.
 DNA’nın metilasyonu, ‘’metil transferaz’’ olarak adlandırılan transetkili enzimler
tarafından gerçekleştirilir. Metillenecek DNA molekülünün durumuna göre ya de
novo metillenir, ya da yarı-metillenmiş ise komplementer zincir de metillenir.
Bilinen tüm DNMT enzimleri sitozin bakiyelerini C-5 pozisyonuna metil grubu
transfer etme yeteneğine sahiptirler.
 DNMT’ların DNA’daki hedefi palindromik CG’lerdir.
Bilinen tüm DNMT enzimleri metil grubu vericisi olarak S-adenosilmetiyonin (SAM)
molekülünü kullanır.
Sitozin metilasyonu ve metilasyonun 5-azasitidin ile inhibisyonu DNMT1, G1 ve G2 fazları boyunca çekirdekte bulunana bir nükleer proteindir
ve S fazı boyunca (Leonhardt ve ark.,1992) replikasyonla ilişkilidir ve DNA metilasyonunun devamlılığında temel proteinlerden biridir.
 DNA metil transferaz, DNMT1, DNMT2, DNMT3A, ve DNMT3B, tespit edilmiştir.
 DNMT1 memeli gelişimi boyunca somatik hücrelerde ve çoğalan hücrelerde
eksprese olur. DNMT-1, bu ailenin en iyi bilinen üyesidir ve metilasyonun
devamlılığından sorumludur. Yeni sentezlenen DNA’daki sitozin rezidüeleri
DNMT1 tarafından metillenir
 DNMT-1, bir metil grubunu bir metil donöründen, Sadenozilmetiyonin,
metilasyon kalıbını hücre bölünmesi boyunca korumak için yarı metile DNA
kalıbını kullanarak oluşmaya başlayan DNA’ya transfer eder.
 DNMT3, iki izoform (Dnmt3a and 3b) a sahiptir ve in vitro olarak yarımetile ya da
unmetile DNA’nın CpG dinükleotidlerinin metilasyonundan sorumludur.
 DNMT3B kanserde değişen metilasyon kalıbı ile direk olarak ilişkilidirler, DNMT3b
malignant tümörlerdeki aşırı DNA metilasyonun oluşturulmasından sorumludur
çünkü DNA tamirinde, apoptozda, hücre siklusunda ve tümör baskılanmasında
görev alan genlerin promotorlarının hipermetilasyonuna katkıda bulunur.
 Baskılayıcı özelliklere sahip olan çoklu metil-CpG bağlayıcı proteinlerin
varlığı, bunların metilasyon sinyalinin önemli aracıları olabileceğini iddia
eder.
 Bu, en dikkat çekici şekilde, insan MECP2 genindeki mutasyonların Rett
sendromu (RTT) adı verilen şiddetli bir nörolojik hastalıktan sorumlu
olduğu bulgusu ile gösterilmektedir. RTT, X'e bağlı MECP2 genindeki yeni
mutasyonlar için heterozigot olan kadınları etkiler.
 Rastgele X kromozomu inaktivasyonu nedeniyle, hastalar mutant veya genin
ekspresyonu için mozaiktir. Etkilenen kızlar, normalde 6-18 ay boyunca normal bir
şekilde gelişir; bu sırada, kendilerini büyük ölçüde bozulmuş motor becerileri,
tekrarlayan el hareketleri, anormal solunum, mikrosefali ve diğer semptomlarla
bırakan bir krize girerler (Tablo 2).
 Benzer mutasyonlar için hemizigoz olan erkekler hayatta kalamazlar. İlginç bir
şekilde, MECP2 geninin çoğaltılması aynı zamanda derin bir otizm benzeri
sendroma yol açmakta ve bu proteinin çok fazla da zararlı olduğunu
göstermektedir.
Download
Random flashcards
Merhaba

2 Cards oauth2_google_861773e1-0890-4522-834a-6a5babb58e76

En Mimar Architecture LTD ŞTİ XD

2 Cards asilyasar069

321işletme

2 Cards oldcity

KALPTE İLETİM NOKTALARI

3 Cards oauth2_google_cfd2531f-f18a-45fd-9d97-afe31596ce7b

Create flashcards