Влияние метилирования ДНК на экспрессию онкогенов

Благодаря большому числу новых работ с использованием методов генной инженерии в области изучения механизмов экспрессии генов были получены важные результаты, положенные в основу гипотезы о роли метилирования ДНК, в частности цитозиновых нуклеотидов, в контроле генной активности. Эти результаты указывали на то, что слабое метилирование клеточных генов, как правило, сопровождается более активной экспрессией генетической информации.

Гипотеза постсинтетической (посттранскрипционной) модификации ДНК как основы клеточной дифференцировки была сформулирована R. Holliday и J. Pugh (1975). Эти авторы предположили, что минорное основание 5'-метилцитозин, которое обнаружено в ДНК всех изученных высших эукариотов, играет важную роль в процессе транскрипции, поскольку именно метилирование является сутью посттранскрипционной модификации ДНК. Еще одним минорным основанием ДНК, подвергающимся метилированию, является аденин (после метилирования — б-метиламино-пурин). Влияние степени метилирования аденина на процесс экспрессии генов практически не изучено, поэтому далее будут рассмотрены вопросы, связанные с метилированием цитозина.

Метилирование цитозина в последовательности 5'-ЦГ осуществляется путем переноса метильной группы СНз от аденозил-метионина с помощью метилазы (метилтрансферазы) в процессе репликации ДНК. При этом донор СНз-группы, S-аденозилметио-нин, превращается в S-аденозилгомоцистеин. Аналогичным образом происходит процесс превращения аденина в 6-метиламинопу-рин. Метилтрансфераза функционирует на дуплицирующейся цепи ДНК таким образом, что вновь синтезированная нить ДНК в отношении степени метилирования становится идентичной матрице.
Именно поэтому метилирование наследуется в процессе транскрипции ДНК. Однако практически лишь 2—7 % цитозинов метилировано в ДНК клеток млекопитающих. С другой стороны, процесс деметилирования сопровождается наследственно закрепленным усилением экспрессии генетической информации.

В 1977 г. J. Christman и соавт. (1977) обнаружили корреляцию между гипометилированным состоянием ДНК ч экспрессией глоби-новых генов в клетках мышиной эритролейкемии. Использование рестрикционных нуклеаз и блот-гибридизации по Саузерну позволило более детально изучить влияние метилирования специфических сайтов ДНК на экспрессию генов. Две группы ферментов (изошизомеры) оказались полезными в этом отношении: а) Нра II, способная «разрезать» последовательность б'-Ц'^-ЦГГ-З', если цитозин пары ЦГ не метилирован; Msp 1, способная «разрезать» ту же последовательность, в которой Ц метилирован в динуклео-тиде Ц^ПТ, но не ЦЦ; б) Hha I, неспособная расщеплять последовательность 5^/-ЦГЦ^пТ-3^/, если цитозин пары Ц^ШГ метилирован; Cfo I, способная «разрезать» ту же последовательность, независимо от метилирования цитозинов этого сайта [Bird A. , 1978J.