Метилирование ДНК и его основные функции

В геноме млекопитающих метилирование ДНК представляет собой эпигенетический механизм, при котором метильная группа присоединяется к положению C5 цитозина с образованием 5-метилцитозина. Метилирование ДНК регулирует экспрессию генов за счёт привлечения белков, участвующих в подавлении транскрипции, или ингибирования связывания факторов транскрипции с ДНК. В процессе развития профиль метилирования ДНК в геноме изменяется в результате динамического процесса, включающего как метилирование ДНК de novo, так и деметилирование. Вследствие этого дифференцированные клетки приобретают стабильный и уникальный профиль метилирования ДНК, регулирующий тканеспецифичную транскрипцию генов. В этой главе рассматриваются процессы метилирования и деметилирования ДНК в нервной системе. Описываются ферментативные системы метилирования и деметилирования ДНК, а также их связь с другими эпигенетическими механизмами, такими как модификации гистонов и некодирующие РНК. Примечательно, что постмитотические нейроны продолжают экспрессировать ДНК-метилтрансферазы и компоненты, участвующие в деметилировании ДНК. Кроме того, нейрональная активность может изменять профиль метилирования ДНК в ответ на физиологические стимулы и воздействия окружающей среды. Точная регуляция метилирования ДНК необходима для нормального когнитивного функционирования. Действительно, при нарушении метилирования ДНК вследствие мутаций в период развития или воздействия факторов риска окружающей среды, таких как употребление наркотиков и повреждение нервной системы, распространённым побочным эффектом становится психическая недостаточность. Исследования метилирования ДНК продолжают раскрывать сложную и многообразную картину эпигенетической регуляции генов в центральной нервной системе и указывают на потенциальные терапевтические мишени для лечения нервно-психических расстройств.