Десятилетиями ученые (
и не только они) знали, что в нуклеотидах ДНК встречается четыре азотистых основания – аденин, гуанин, цитозин
и тимин. Эти четыре азотистых основания описаны в любом учебнике по естествознанию или биохимии, информация об этих азотистых основаниях – фундамент знаний о генетическом коде
и его значения для жизни.
Сравнительно недавно исследователи расширили список входящих в состав ДНК азотистых оснований до шести,
и вот – исследователи из Университета Северной Каролины сообщают об идентификации седьмого
и восьмого азотистого основания, входящего в состав ДНК.
Седьмое
и восьмое азотистые основания – 5-формилцитозин
и 5-карбоксицитозин – представляют собой минорные азотистые основания, образующиеся из цитозина в результате его модификации Tet-белками, которые, как предполагается, играют роль в деметилировании ДНК
и перепрограммировании стволовых клеток.
Таким образом, результаты нового исследования могут стать ценным подспорьем в изучении свойств стволовых клеток за счет изучения изменений, происходящих с ДНК. К таким изменениям, например, может относиться, например, процессы деметилирования азотистых оснований, которые, в свою очередь, могут перепрограммировать взрослые клетки, заставив их функционировать подобно стволовым.
Руководитель исследования
И Чжан (Yi Zhang) заявляет, что до оценки значимости открытия необходимо точно выяснить биологическую роль, присущую новым азотистым основаниям. Он добавляет, что поскольку эти основания представляют собой промежуточные состояния процесса деметилирования, они могут быть значимы для процессов перепрограммирования клеток
и развития раковых заболеваний – в обоих этих процессах происходит деметилирование ДНК.
Если не учитывать аденин, тимин, гуанин
и цитозин, больше всего известно о пятом азотистом основании – 5-метилцитозине, образующегося в результате метилирования цитозина. Этот процесс метилирования связан с подавлением активности гена – в результате метилирования цитозина обеспечивается более плотная упаковка двойной спирали ДНК.
В прошлом году исследователи из группы Чжана сообщали о том, что Tet-белки способствуют конверсии 5-метилцитозина (пятого основания ДНК) в 5-гидроксиметилцитозин (шестое азотистое основание ДНК). Эта конверсия представляет собой первую из четырех стадий, в результате которых 5-метилцитозин деметилируется до цитозина. Однако тогда все попытки воспроизведения отдельных стадий деметилирования
и получения седьмого
и восьмого азотистых оснований – 5-формилцитозина
и 5-карбоксицитозина соответственно – окончились неудачей.
Как было в итоге выяснено, проблема заключалась в том, что на втором
и третьем этапах деметилирования принимает участие совсем не тот Tet-белок, который участвовал в конверсии 5-метилцитозина в 5-гидроксиметилцитозин,
и исследователи первоначально не смогли зафиксировать эти белки экспериментально. После модификации аналитической аппаратуры исследователи смогли детектировать два седьмое
и восьмое основание ДНК. Изучение стволовых клеток эмбрионов
и клеток органов мышей позволило обнаружить оба этих основания в ДНК генома.
