МЕТИЛИ́РОВАНИЕ

МЕТИЛИ́РОВАНИЕ нук­леи­но­вых ки­слот, за­ме­ще­ние од­но­го или не­сколь­ких ато­мов во­до­ро­да в нук­лео­тид­ных ос­тат­ках (пре­им. ос­но­ва­ни­ях) ри­бо­нук­леи­но­вых (РНК) и де­зок­си­ри­бо­нук­леи­но­вых (ДНК) ки­слот на ме­тиль­ную ($\ce{CH_3}$) груп­пу; осн. спо­соб при­род­ной мо­ди­фи­ка­ции нук­леи­но­вых ки­слот. М. – важ­ней­ший био­химич. ме­ха­низм, обес­пе­чи­ваю­щий вве­де­ние но­вой ин­фор­ма­ции, ко­то­рая не ко­ди­ро­ва­на в нук­лео­тид­ной по­сле­дова­тель­но­сти ДНК (по­это­му М. ДНК от­но­сят к эпи­ге­не­тич. про­цес­сам). Ка­тали­зи­ру­ет­ся фер­мен­та­ми – РНК- и ДНК-ме­тил­транс­фе­ра­за­ми с ис­поль­зо­ва­ни­ем $\ce{S}$-аде­но­зил-$\ce{L}$-ме­тио­ни­на (SAM) в ка­че­ст­ве до­но­ра метиль­ных групп.

Наи­боль­шим раз­но­об­ра­зи­ем ме­ти­ли­ро­ван­ных ос­но­ва­ний об­ла­да­ют транс­порт­ные РНК (тРНК): в ре­зуль­та­те М. тРНК в её составе об­ра­зу­ют­ся ос­тат­ки ти­ми­на, 5-ме­тил­ци­то­зи­на, $\ce{N_1}$-ме­ти­ла­де­ни­на, $\ce{N_6}$-ме­ти­ла­де­ни­на, $\ce{N_6,N_6}$-ди­ме­ти­ла­де­ни­на, N₂-ме­тил­гуа­ни­на и др. ми­нор­ные ос­но­ва­ния. Мат­рич­ная РНК (мРНК) на 5’-кон­це обыч­но со­дер­жит ос­тат­ки $\ce{N_7}$-ме­тил­гуа­ни­на, вхо­дя­ще­го в со­став т. н. кэп-струк­ту­ры, что важ­но для пра­виль­но­го взаи­мо­дей­ст­вия её с ри­бо­со­мой и осу­ще­ст­в­ле­ния про­цес­са транс­ля­ции. В ри­бо­сом­ных РНК (рРНК) встре­ча­ют­ся так­же ос­тат­ки 2’-$\ce{O}$-ме­тил­ри­бо­зы. М. РНК про­ис­хо­дит стро­го спе­ци­фич­но в от­но­ше­нии их пер­вич­ной струк­ту­ры, при­чём для ка­ж­до­го ме­ти­ли­ро­ван­но­го ос­тат­ка су­ще­ст­ву­ет своя спе­ци­фич. РНК-ме­тил­транс­фе­ра­за. Хо­тя М. РНК влия­ет на фор­ми­ро­ва­ние их уни­каль­ной про­стран­ст­вен­ной струк­ту­ры, в по­дав­ля­ю­щем боль­шин­ст­ве слу­ча­ев его функ­цио­наль­ный смысл ос­та­ёт­ся не­из­вест­ным.

В ДНК ме­тиль­ная груп­па пе­ре­но­сит­ся на ос­тат­ки ци­то­зи­на и аде­ни­на у про­ка­ри­от и на ос­тат­ки ци­то­зи­на (в CpG-уча­ст­ках) с об­ра­зо­ва­ни­ем 5-ме­тил­ци­то­зи­на у эу­ка­ри­от. М. ци­то­зи­но­вых ос­тат­ков ста­би­ли­зи­ру­ет двой­ную спи­раль и об­лег­ча­ет кон­фор­ма­ци­он­ный пе­ре­ход ДНК из $\ce{B}$- в $\ce{Z}$-фор­му при фи­зио­ло­гич. ус­ло­ви­ях. Та­кая мо­ди­фи­ка­ция су­ще­ст­вен­но влия­ет на уз­на­ва­ние и взаи­мо­дей­ст­вие ДНК с фер­мен­та­ми, ре­прес­со­ра­ми, гор­мон-ре­цеп­тор­ны­ми ком­плек­са­ми и др. (напр., М. ДНК ин­ги­би­ру­ет её свя­зы­ва­ние с гли­ко­кор­ти­ко­ид-ре­цеп­тор­ным ком­плек­сом). Ко­ли­че­ст­во ме­ти­ли­ро­ван­ных ос­но­ва­ний в жи­вот­ных клет­ках со­став­ля­ет 2–7%, в рас­ти­тель­ных – 10% от всех ос­но­ва­ний ДНК, при­чём осо­бен­но силь­но ме­ти­ли­ро­ва­ны са­тел­лит­ные ДНК. Ус­та­нов­ле­но, что М. обес­пе­чи­ва­ет за­щи­ту ДНК про­ка­ри­от от рас­ще­п­ле­ния собств. фер­мен­та­ми ре­ст­рик­ции. От сте­пе­ни М. ос­но­ва­ний в бак­те­ри­аль­ной ДНК за­висят транс­по­зи­ция ге­нов, ре­п­ли­ка­ция ДНК и её ре­па­ра­ция.

М. ци­то­зи­нов в ДНК жи­вот­ных и рас­те­ний ха­рак­те­ри­зу­ет­ся ви­до­вой, тка­не­вой (кле­точ­ной) и воз­рас­тной спе­ци­фич­но­стью; оно мо­жет из­ме­нять­ся под влия­ни­ем разл. фак­то­ров. М. про­ис­хо­дит как в про­цес­се ре­п­ли­ка­ции ДНК, так и по­сле её за­вер­ше­ния. По­ла­га­ют, что М. ДНК мо­жет ис­поль­зо­вать­ся для по­дав­ле­ния экс­прес­сии ге­нов про- и эу­ка­ри­от. Разл. дан­ные сви­де­тель­ст­ву­ют об уча­стии М. в кле­точ­ной диф­фе­рен­ци­ров­ке, де­тер­ми­на­ции кле­ток в эм­брио­ге­не­зе. М. иг­ра­ет важ­ную роль в хро­мо­сом­ном (ге­ном­ном) им­прин­тин­ге (напр., у транс­ген­ных мы­шей ха­рак­тер М. ал­ле­лей со­от­вет­ст­ву­ет их М. в той га­ме­те, из ко­то­рой они про­ис­хо­дят, при­чём тип М. со­хра­ня­ет­ся в трёх и бо­лее по­ко­ле­ни­ях). Бла­го­да­ря М. про­ис­хо­дит инак­ти­ва­ция Х-хро­мо­со­мы у жи­вот­ных. С М. свя­зы­ва­ют за­щи­ту ге­но­ма от мо­бильных ге­не­тич. эле­мен­тов, воз­ник­но­ве­ние «го­ря­чих то­чек» му­та­ге­не­за, раз­ви­тие он­ко­ло­гич. за­бо­ле­ва­ний, про­цес­сы ста­ре­ния и др. М. ДНК у жи­вот­ных и рас­те­ний ре­гу­ли­ру­ет­ся гор­мо­на­ми (глю­ко­кор­ти­кои­да­ми у жи­вот­ных, аук­си­на­ми, гиб­бе­ре­ли­на­ми, ци­то­ки­ни­на­ми у рас­те­ний).