5-ホルミルシトシン

5-ホルミルシトシン
5-ホルミルシトシンの骨格式
名前
推奨IUPAC名
4-アミノ-2-オキソ-1,2-ジヒドロピリミジン-5-カルバルデヒド
識別子
  • 4425-59-6
3Dモデル(JSmol
  • インタラクティブ画像
チェビ
  • チェビ:76794
ケムスパイダー
  • 9161502
  • 10986305
  • DTXSID701336487
  • InChI=1S/C5H5N3O2/c6-4-3(2-9)1-7-5(10)8-4/h1-2H,(H3,6,7,8,10)
    キー: FHSISDGOVSHJRW-UHFFFAOYSA-N
  • C1=NC(=O)NC(=C1C=O)N
プロパティ
C 5 H 5 N 3 O 2
モル質量 139.114  g·mol −1
外観 黄色の固体
特に記載がない限り、データは標準状態(25 °C [77 °F]、100 kPa)における材料のものです。
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Chemical compound

5-ホルミルシトシン5fC)は、シトシンから誘導されるピリミジン 窒素塩基です。核酸化学および生物学の分野では、エピジェネティックマーカーとして認識されています。2011年にトーマス・カレルの研究グループによって哺乳類胚性幹細胞で発見されたこの修飾ヌクレオシドは、近年、活性脱メチル化経路の中間体として、また独立したエピジェネティックマーカーとして重要であることが確認されました。[ 2]哺乳類において、5fCは5-ヒドロキシメチルシトシン(5hmC)の酸化反応によって生成され、この反応はTET酵素によって媒介されます[3]分子式はC 5 H 5 N 3 O 2です。 [4]

ローカリゼーション

5fCは、シトシン修飾である5-メチルシトシン(5mC)や5hmCと同様に、哺乳類ゲノム全体に広く分布していますが、その発生頻度ははるかに低いです。[5]具体的な濃度値は細胞の種類によって大きく異なります。[6] 5fCは、異なる腫瘍の発生や癌化を示唆する可能性のある、異なる組織セットで異常発現することがあります。[7]

機能

5fCの正確な機能はまだ明確に定義されていないが、少なくとも2つの異なる枠組みにおいて重要な役割を果たす可能性が高い。第一に、5fCは活性脱メチル化経路の中間体として機能し、この経路は5mCを標準的なシトシンに置換することでDNAの維持と完全性に寄与する。5fC(そしてエピジェネティクス全般)に関する中心的なジレンマは、リーダータンパク質が圧倒的なバックグラウンドを超えて、どのようにしてこれほど高い特異性で基質を認識するのかということである。哺乳類のDNAから5fCを除去するタンパク質であるチミンDNAグリコシラーゼ(TDG)は、この文脈において特に興味深い。 [8]第二に、5fCは独立した安定な修飾として存在し得るが、この文脈におけるその役割は依然として不明瞭である。[2]

5fCがDNAの構造と柔軟性に与える影響

5fCがDNAの物理的特性に与える影響については、これまでのところ十分な理解が得られていません。最近の研究では、5fCがDNAに及ぼす構造的影響に関して矛盾する知見が報告されています。[9] [10]一方、複数の研究者が独立して研究を進めており、5fCがDNAの柔軟性を著しく高めることを明らかにしました。[11] [12]また、5fCはDNA二重らせんの安定性を低下させ、塩基対の開口を増加させます。[13]

参照

参考文献

  1. ^ ファフェネダー、トニ;ハックナー、ベンジャミン。トラス、マティアス;ミュンツェル、マーティン。ミュラー、マルクス。ダイムル、クリスチャン A.ハーゲマイヤー、クリスチャン。カレル、トーマス (2011)。 「胚性幹細胞 DNA における 5-ホルミルシトシンの発見」。アンゲワンテ・ケミー国際版50 (31): 7008 – 7012。Bibcode :2011ACIE...50.7008P。土井:10.1002/anie.201103899。ISSN  1521-3773。PMID  21721093。
  2. ^ ab Bachman, Martin; Uribe-Lewis, Santiago; Yang, Xiaoping; Burgess, Heather E.; Iurlaro, Mario; Reik, Wolf; Murrell, Adele; Balasubramanian, Shankar (2015). 「5-フォルミルシトシンは哺乳類において安定的なDNA修飾となり得る」Nature Chemical Biology . 11 (8): 555– 557. doi :10.1038/nchembio.1848. ISSN  1552-4469. PMC 5486442. PMID 26098680  . 
  3. ^ 伊藤真介; シェン・リー; ダイ・チン; ウー・スーザン・C.; コリンズ・レナード・B.; スウェンバーグ・ジェームズ・A.; ヘ・チュアン; チャン・イー (2011-09-02). 「Tetタンパク質は5-メチルシトシンを5-ホルミルシトシンと5-カルボキシルシトシンに変換する」. Science . 333 (6047): 1300– 1303. Bibcode :2011Sci...333.1300I. doi :10.1126/science.1210597. ISSN  0036-8075. PMC 3495246. PMID 21778364  . 
  4. ^ PubChem. 「5-フォルミルシトシン」. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . 2020年7月26日閲覧
  5. ^ Wu, Xiaoji; Zhang, Yi (2017). 「TETを介した活性DNA脱メチル化:メカニズム、機能、そしてその先へ」 Nature Reviews Genetics . 18 (9): 517– 534. doi :10.1038/nrg.2017.33. ISSN  1471-0064. PMID  28555658. S2CID  3393814.
  6. ^ Song, Chun-Xiao; Szulwach, Keith; Dai, Qing; Fu, Ye; Mao, Shi-Qing; Lin, Li; Street, Craig; Li, Yujing; Poidevin, Mickael; Wu, Hao; Gao, Juan (2013). 「5-フォルミルシトシンのゲノムワイドプロファイリングがエピジェネティックプライミングにおける役割を明らかにする」Cell . 153 (3): 678– 691. doi :10.1016/j.cell.2013.04.001. PMC 3657391. PMID 23602153  . 
  7. ^ Wang, Yafen; Zhang, Xiong; Zou, Guangrong; Peng, Shuang; Liu, Chaoxing; Zhou, Xiang (2019-01-22). 「DNA中の5-ホルミルシトシンおよび5-ホルミルウラシルの検出と応用」. Accounts of Chemical Research . 52 (4): 1016– 1024. doi :10.1021/acs.accounts.8b00543. ISSN  0001-4842. PMID  30666870. S2CID  58623597.
  8. ^ Maiti, Atanu; Michelson, Anna Zhachkina; Armwood, Cherece J.; Lee, Jeehiun K.; Drohat, Alexander C. (2013-10-23). 「DNAからの5-ホルミルシトシンと5-カルボキシルシトシンの酵素的切除における異なるメカニズム」. Journal of the American Chemical Society . 135 (42): 15813– 15822. Bibcode :2013JAChS.13515813M. doi :10.1021/ja406444x. ISSN  0002-7863. PMC 3930231. PMID 24063363  . 
  9. ^ Raiber, Eun-Ang; Murat, Pierre; Chirgadze, Dimitri Y.; Beraldi, Dario; Luisi, Ben F.; Balasubramanian, Shankar (2015). 「5-フォルミルシトシンはDNA二重らせん構造を変化させる」. Nature Structural & Molecular Biology . 22 (1): 44– 49. doi :10.1038/nsmb.2936. ISSN  1545-9985. PMC 4287393. PMID 25504322.  S2CID 10288745  . 
  10. ^ Hardwick, Jack S.; Ptchelkine, Denis; El-Sagheer, Afaf H; Tear, Ian; Singleton, Daniel; Phillips, Simon EV; Lane, Andrew N; Brown, Tom (2017). 「5-フォルミルシトシンはDNAの全体構造を変化させない」. Nature Structural & Molecular Biology . 24 (6): 544– 552. doi :10.1038/nsmb.3411. ISSN  1545-9993. PMC 5747368. PMID  28504696 . 
  11. ^ Ngo, Thuy TM; Yoo, Jejoong; Dai, Qing; Zhang, Qiucen; He, Chuan; Aksimentiev, Aleksei; Ha, Taekjip (2016-02-24). 「シトシン修飾によるDNA柔軟性およびヌクレオソームの機械的安定性への影響」Nature Communications . 7 (1) 10813. Bibcode :2016NatCo...710813N. doi :10.1038/ncomms10813. ISSN  2041-1723. PMC 4770088. PMID 26905257  . 
  12. ^ Sanstead, Paul J.; Ashwood, Brennan; Dai, Qing; He, Chuan; Tokmakoff, Andrei (2020-02-20). 「5-メチルシトシンの酸化誘導体は二本鎖DNAの安定性と脱ハイブリダイゼーションダイナミクスを変化させる」. The Journal of Physical Chemistry B. 124 ( 7): 1160– 1174. doi :10.1021/acs.jpcb.9b11511. ISSN  1520-6106. PMC 7136776. PMID 31986043  . 
  13. ^ Dubini, Romeo CA; Schön, Alexander; Müller, Markus; Carell, Thomas; Rovó, Petra (2020). 「1H NMR化学交換法によるDNAの融解速度に対する5-ホルミルシトシンの影響」. Nucleic Acids Research . 48 (15): 8796– 8807. doi : 10.1093/nar/gkaa589 . PMC 7470965. PMID 32652019  . 
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