Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
Характеристика деметилирующей ДНК-гликозилазы ROS1 из Nicotiana tabacum L. / Петрова, Дарья Витальевна; Пермякова, Наталья Владиславовна; Грин, Инга Ростиславовна et al.
In: Вавиловский журнал генетики и селекции, Vol. 26, No. 4, 1, 07.2022, p. 341-348.Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
}
TY - JOUR
T1 - Характеристика деметилирующей ДНК-гликозилазы ROS1 из Nicotiana tabacum L
AU - Петрова, Дарья Витальевна
AU - Пермякова, Наталья Владиславовна
AU - Грин, Инга Ростиславовна
AU - Жарков, Дмитрий Олегович
N1 - Петрова Д.В., Пермякова Н.В., Грин И.Р., Жарков Д.О. Характеристика деметилирующей ДНК-гликозилазы ROS1 из Nicotiana tabacum L // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2022. – Т. 26. – № 4. – С. 341-348. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Новосибирской области в рамках проекта № 20-44-540007. Часть работы, посвященная моделированию структуры NtROS1, поддержана государственным заданием 121031300056-8. Секвенирование ДНК выполнялось сотрудниками ЦКП «Геномика» СО РАН.
PY - 2022/7
Y1 - 2022/7
N2 - Один из главных механизмов эпигенетической регуляции у высших эукариот основан на метилировании цитозина по положению C5 с образованием 5-метилцитозина (mC), который далее узнается регуляторными белками. У млекопитающих метилирование преимущественно протекает в динуклеотидах CG, тогда как у растений его мишенью служат последовательности CG, CHG и CHH (H - любое основание, кроме G). Корректное поддержание статуса метилирования ДНК требует баланса процессов метилирования, пассивного и активного деметилирования. В то время как у млекопитающих активное деметилирование происходит за счет направленного регулируемого повреждения mC в ДНК с последующим действием ферментов репарации, у растений функции деметилирования выполняют специализированные ДНК-гликозилазы, гидролизующие N-гликозидную связь mC-нуклеотидов. Геном модельного растения Arabidopsis thaliana кодирует четыре паралогичных белка, два из которых - DEMETER (DME) и REPRESSOR OF SILENCING 1 (ROS1) - обладают5-метилцитозин-ДНК-гликозилазной активностью и необходимы для регуляции развития, ответа на инфекции и абиотический стресс и сайленсинга трансгенов и мобильных элементов. Гомологи DME и ROS1 присутствуют во всех группах растений, однако за пределами A. thaliana исследованы крайне слабо. В статье приведены результаты изучения свойств рекомбинантного фрагмента белка ROS1 из Nicotiana tabacum (NtROS1), содержащего основные структурные домены, необходимые для каталитической активности. Методами гомологичного моделирования была построена структурная модель NtROS1, в которой выявлена укладка, характерная для ДНК-гликозилаз структурного суперсемейства «спираль-шпилька-спираль». Рекомбинантный белок NtROS1 был способен удалять из ДНК основания mC, причем активность фермента слабо зависела от статуса метилирования CG-динуклеотидов в противоположной цепи. С меньшей эффективностью фермент удалял из ДНК 5-гидроксиметилцитозин (hmC), проявляя минимальную активность при наличии mC в противоположной цепи. При экспрессии гена NtROS1 в клетках человека в культуре происходило глобальное снижение уровня метилирования геномной ДНК. В целом можно сказать, что белок NtROS1 и другие гомологи DME и ROS1 представляют собой многообещающую основу для инженерии ферментов с целью анализа статуса эпигенетического метилирования и управления активностью генов.
AB - Один из главных механизмов эпигенетической регуляции у высших эукариот основан на метилировании цитозина по положению C5 с образованием 5-метилцитозина (mC), который далее узнается регуляторными белками. У млекопитающих метилирование преимущественно протекает в динуклеотидах CG, тогда как у растений его мишенью служат последовательности CG, CHG и CHH (H - любое основание, кроме G). Корректное поддержание статуса метилирования ДНК требует баланса процессов метилирования, пассивного и активного деметилирования. В то время как у млекопитающих активное деметилирование происходит за счет направленного регулируемого повреждения mC в ДНК с последующим действием ферментов репарации, у растений функции деметилирования выполняют специализированные ДНК-гликозилазы, гидролизующие N-гликозидную связь mC-нуклеотидов. Геном модельного растения Arabidopsis thaliana кодирует четыре паралогичных белка, два из которых - DEMETER (DME) и REPRESSOR OF SILENCING 1 (ROS1) - обладают5-метилцитозин-ДНК-гликозилазной активностью и необходимы для регуляции развития, ответа на инфекции и абиотический стресс и сайленсинга трансгенов и мобильных элементов. Гомологи DME и ROS1 присутствуют во всех группах растений, однако за пределами A. thaliana исследованы крайне слабо. В статье приведены результаты изучения свойств рекомбинантного фрагмента белка ROS1 из Nicotiana tabacum (NtROS1), содержащего основные структурные домены, необходимые для каталитической активности. Методами гомологичного моделирования была построена структурная модель NtROS1, в которой выявлена укладка, характерная для ДНК-гликозилаз структурного суперсемейства «спираль-шпилька-спираль». Рекомбинантный белок NtROS1 был способен удалять из ДНК основания mC, причем активность фермента слабо зависела от статуса метилирования CG-динуклеотидов в противоположной цепи. С меньшей эффективностью фермент удалял из ДНК 5-гидроксиметилцитозин (hmC), проявляя минимальную активность при наличии mC в противоположной цепи. При экспрессии гена NtROS1 в клетках человека в культуре происходило глобальное снижение уровня метилирования геномной ДНК. В целом можно сказать, что белок NtROS1 и другие гомологи DME и ROS1 представляют собой многообещающую основу для инженерии ферментов с целью анализа статуса эпигенетического метилирования и управления активностью генов.
UR - https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48825788
UR - https://www.mendeley.com/catalogue/264411e6-16a3-3c8d-8992-406942928153/
U2 - 10.18699/VJGB-22-41
DO - 10.18699/VJGB-22-41
M3 - статья
C2 - 35860677
VL - 26
SP - 341
EP - 348
JO - Вавиловский журнал генетики и селекции
JF - Вавиловский журнал генетики и селекции
SN - 2500-0462
IS - 4
M1 - 1
ER -
ID: 42269118