Роль AID и ELP

Bhutani, N. et al. Reprogramming towards pluripotency requires AID-dependent DNA demethylation. Nature 26 Dec 2009 (doi: 10.1038/nature08752) Article Okada, Y. et al. A role for the elongator complex in zygotic paternal genome demethylation. Nature 6 Jan 2010 (doi: 10.1038/nature08732) Article
	Метилирование ДНК является важным для пространственного и временного контроля экспрессии генов и для преодоления генного молчания. Однако несмотря на значительные успехи, не была идентифицирована DNA demethylase млекопитающих. Однако в двух исследованиях идентифицированы два белка - activation-induced cytidine deaminase (AID; также известен как AICDA) и elongator complex protein 3 (ELP3) - необходимые для деметилирования ДНК у млекопитающих. Деметилирование ДНК является критическим для репрограммирования соматических дифференцированных ядер в направлении плюрипотентного состояния и является , как известно, ограничивающей ступенью в продукции induced pluripotent stem (iPS) клеток. Чтобы идентифицировать факторы, которые вызывают деметилирование ДНК, Bhutani et al. использовали не делящиеся коротко-живущие гетерокарионы, генерируемые за счет слияния embryonic stem (ES) клеток мыши и фибробластов человека. Предыдущие пионерские эксперименты этой группы с использованием гетерокарионов были направлены на реверсию состояния молчания генов и репрограммирование клеток из дифференцированного состояния в другое. Гетерокарионы укомплектовывают др. стратегии репрограммирования (перенос ядер и iPS клетки), делая возможным механистические исследования. У гетерокарионов начало репрограммирования происходит быстро (в течение 1 дня) в большой пропорции клеток (70%). Используя real-time PCR с видо-специфическими праймерами, авт. установили, что копии OCT4 человека (также известного как POU5F1) и NANOG - двух ключевых генов плюрипотентности - быстро активируются вследствие слияния клеток. Происходит типичное метилирование ДНК в CpG динуклеотидах соматических тканей и, что важно, активация человеческих OCT4 и NANOG совпадает с деметилированием CpG в их промоторах. Деаминаза AID млекопитающих, как полагают, является специфической для лимфоцитов и диверсификации антител, но она также участвует в деметилировании ДНК у рыбок данио. Bhutani et al. сообщают, что нокдаун AID у гетерокарионов блокирует активацию человеческого OCT4 и NANOG и ингибирует деметилирование промоторов. Удивительно, AID соединяется с очень метилированными молчащими промоторами OCT4 и NANOG в фибробластах человека, но не в ES клетках мыши, в которых они активны, указывая на непосредственное вовлечение AID в намечаемое деметилирование ДНК во время репрограммирования соматических клеток в плюрипотентные. В др. исследовании Okada et al. занимались поиском факторов, ответственных за деметилирование зиготического отцовского генома у мыши. Непосредственно после оплодотворения отцовский и материнский геномы перепрограммируются для перехода от программ транскрипции зародышевых клеток к таковым соматических клеток и ключевым событием при этом является активное деметилирование отцовской ДНК. Авт. получили green fluorescent protein-based зонд с высоким сродством в отношении non-methyl-CpG, который позволял отслеживать деметилирование отцовского генома. Используя small interfering RNA нокдаун, они тестировали функцию десятков генов кандидатов - отобранных на основании их экспрессии, структурных свойств и потенциальной активности деметилирования - и нашли, что нокдаун ELP3 нарушает деметилирование ДНК в отцовских пронуклеусах. ELP3 является одной из 6 субъединиц комплекса elongator, который, как известно, обладает разнообразными функциями, включая транскрипционную элонгацию, экзоцитоз и передачу сигналов цитоплазматической киназы. Нокдаун двух др. субъединиц также нарушал деметилирование, указывая тем самым, что деметилирование зиготической отцовской ДНК нуждается в elongator комплексе, хотя его непосредственная активность, направленная на ДНК, остается неизвестной. Эти исследования указывают на то, что AID и elongator комплексы являются критическими для деметилирования ДНК млекопитающих, но точные молекулярные механизмы не установлены.

Метилирование ДНК является важным для пространственного и временного контроля экспрессии генов и для преодоления генного молчания. Однако несмотря на значительные успехи, не была идентифицирована DNA demethylase млекопитающих. Однако в двух исследованиях идентифицированы два белка - activation-induced cytidine deaminase (AID; также известен как AICDA) и elongator complex protein 3 (ELP3) - необходимые для деметилирования ДНК у млекопитающих.

Деметилирование ДНК является критическим для репрограммирования соматических дифференцированных ядер в направлении плюрипотентного состояния и является , как известно, ограничивающей ступенью в продукции induced pluripotent stem (iPS) клеток. Чтобы идентифицировать факторы, которые вызывают деметилирование ДНК, Bhutani et al. использовали не делящиеся коротко-живущие гетерокарионы, генерируемые за счет слияния embryonic stem (ES) клеток мыши и фибробластов человека. Предыдущие пионерские эксперименты этой группы с использованием гетерокарионов были направлены на реверсию состояния молчания генов и репрограммирование клеток из дифференцированного состояния в другое. Гетерокарионы укомплектовывают др. стратегии репрограммирования (перенос ядер и iPS клетки), делая возможным механистические исследования. У гетерокарионов начало репрограммирования происходит быстро (в течение 1 дня) в большой пропорции клеток (70%). Используя real-time PCR с видо-специфическими праймерами, авт. установили, что копии OCT4 человека (также известного как POU5F1) и NANOG - двух ключевых генов плюрипотентности - быстро активируются вследствие слияния клеток. Происходит типичное метилирование ДНК в CpG динуклеотидах соматических тканей и, что важно, активация человеческих OCT4 и NANOG совпадает с деметилированием CpG в их промоторах.

Деаминаза AID млекопитающих, как полагают, является специфической для лимфоцитов и диверсификации антител, но она также участвует в деметилировании ДНК у рыбок данио. Bhutani et al. сообщают, что нокдаун AID у гетерокарионов блокирует активацию человеческого OCT4 и NANOG и ингибирует деметилирование промоторов. Удивительно, AID соединяется с очень метилированными молчащими промоторами OCT4 и NANOG в фибробластах человека, но не в ES клетках мыши, в которых они активны, указывая на непосредственное вовлечение AID в намечаемое деметилирование ДНК во время репрограммирования соматических клеток в плюрипотентные.

В др. исследовании Okada et al. занимались поиском факторов, ответственных за деметилирование зиготического отцовского генома у мыши. Непосредственно после оплодотворения отцовский и материнский геномы перепрограммируются для перехода от программ транскрипции зародышевых клеток к таковым соматических клеток и ключевым событием при этом является активное деметилирование отцовской ДНК. Авт. получили green fluorescent protein-based зонд с высоким сродством в отношении non-methyl-CpG, который позволял отслеживать деметилирование отцовского генома. Используя small interfering RNA нокдаун, они тестировали функцию десятков генов кандидатов - отобранных на основании их экспрессии, структурных свойств и потенциальной активности деметилирования - и нашли, что нокдаун ELP3 нарушает деметилирование ДНК в отцовских пронуклеусах. ELP3 является одной из 6 субъединиц комплекса elongator, который, как известно, обладает разнообразными функциями, включая транскрипционную элонгацию, экзоцитоз и передачу сигналов цитоплазматической киназы. Нокдаун двух др. субъединиц также нарушал деметилирование, указывая тем самым, что деметилирование зиготической отцовской ДНК нуждается в elongator комплексе, хотя его непосредственная активность, направленная на ДНК, остается неизвестной.

Эти исследования указывают на то, что AID и elongator комплексы являются критическими для деметилирования ДНК млекопитающих, но точные молекулярные механизмы не установлены.