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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2019/10/08 10:02:01」(JST)

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5-ヒドロキシメチルシトシン（5hmC）とは、DNAのピリミジン塩基の一つである。シトシンのメチル化および水酸化により生成する。シトシンのヒドロキシメチル基は遺伝子発現のon/offに関与するのでエピジェネティクスにおいて重要である。 1952年に初めてバクテリオファージから発見された^[2]^[3] 後、2009年にはヒトおよびマウスの脳^[4]や胚性幹細胞^[5]にも多量に含まれていることが発見された。哺乳類では、Tetファミリーの酵素の一つであるTET1（英語版）による5-メチルシトシン（5mC）の水酸化により生ずる。

存在部位

すべての哺乳類の細胞は5hmCを含むが、その量は細胞の種類により大きく異なる。最も多量に存在するのは中枢神経系である^[6]^[7]^[8]。マウス海馬および小脳では5hmC含有量は加齢とともに増加することが示された^[6]^[9]。

機能

この塩基の機能は完全には解明されていないが、遺伝子発現またはDNAの脱メチル化（英: DNA demethylation）を調整していると考えられる。この仮説は5hmCを含む人工DNAが哺乳類細胞への導入後に脱メチルヒドロキシル化されることからも支持される^[10]。さらには、5hmCは始原生殖細胞（英語版）^{[要リンク修正]}において特に多く、広くDNAの脱メチル化に関与していると見られる^[11]。加えて、5hmCが酸化されて生成する5-ホルミルシトシン（酸化的脱メチル化の中間体）が、胚性幹細胞のDNAから検出されているが^[12]、マウス体細胞からはほとんど検出されなかった^[8]。 5hmCは中枢神経系で特に高濃度に検出され、重要な役割を果たしていると思われる^[8]。 5hmC濃度の低下は胚性幹細胞の自己複製能の低下に寄与していることが明らかになっている^[13]。 5hmCはまた細胞の分化過程で頻繁に再配置される動揺性のヌクレオソームに関連している^[14]。

歴史

5hmCは、2種の神経細胞の5-メチルシトシン（5mC）濃度を比較する過程で発見された。 5mCの代わりに大量に検出された未知の物質は、いくつかの定性試験の結果、5hmCと同定された^[15]。

これとは別に、Tetファミリー酵素は5mCを酸化するであろうことが予測されていた^[16]。

このことはin vitroならびにヒトおよびマウスの細胞内で実証された。

5hmCは1972年に哺乳類から検出されたと報告された^[17]が、報告の信憑性は低いとされた。

しかしラットの脳および肝細胞から極めて高濃度の5hmCが検出され、それまでの哺乳類DNAに関する研究結果が全て覆された^[18]。

5hmCの発見により、重亜硫酸塩シークエンス（英語版）技術を用いたDNAメチル化の研究に重要な問題が提起された^[19]。

5hmCは重亜硫酸塩コンバージョンにおいて前駆物質である5mCと同様の挙動を示す^[20]ので、重亜硫酸塩シークエンスデータで検出された塩基が5hmCであるか5mCであるかを確認する必要があると思われる。

出典

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Japanese Journal

DNAメチル化・脱メチル化を突き止めるために新たな化学反応を探す

ファルマシア 50(11), 1112-1116, 2014
NAID 130005265993

〈Original Papers〉マウス初期胚及び始原生殖細胞における能動的DNA脱メチル化制御

Memoirs of the Faculty of Biology-Oriented Science and Technology of Kinki University = 近畿大学生物理工学部紀要 31, 67-75, 2013-03-01
NAID 120005735150

新規DNA修飾5-ヒドロキシメチルシトシンの機能解析

上原記念生命科学財団研究報告集 27, 1-5, 2013
NAID 40020201824

Related Pictures

ヒドロキシメチルシトシン DNA タングステン酸化剤を使いジェネティクスカタログ＜5 本稿では，最近になり同定メチル化 5－ヒドロキシメチルシトシン

★リンクテーブル★

リンク元	「5-hydroxymethyl cytosine」「5HmCyt」
関連記事	「ヒドロキシ」「シトシン」「ヒドロ」

「5-hydroxymethyl cytosine」

5-ヒドロキシメチルシトシン
	IUPAC名 6-Amino-5-(hydroxymethyl)-1H-pyrimidin-2-one
識別情報
CAS登録番号	1123-95-1
PubChem	70751
ChemSpider	63916
ChEBI	CHEBI:76792 ;
	SMILES C1=NC(=O)NC(=C1CO)N; O=C1/N=C\C(=C(\N)N1)CO;
	InChI InChI=1S/C5H7N3O2/c6-4-3(2-9)1-7-5(10)8-4/h1,9H,2H2,(H3,6,7,8,10) Key: RYVNIFSIEDRLSJ-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/C5H7N3O2/c6-4-3(2-9)1-7-5(10)8-4/h1,9H,2H2,(H3,6,7,8,10) Key: RYVNIFSIEDRLSJ-UHFFFAOYAT;
特性
化学式	C5H7N3O2
モル質量	141.13 g/mol
	特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

　　[★] 5-ヒドロキシメチルシトシン

「5HmCyt」

　　[★] 5-ヒドロキシメチルシトシン

「ヒドロキシ」

　　[★]

英: hydroxy
関: 水酸化、ハイドロキシ

「シトシン」

　　[★]

英: cytosine, Cyt, C
関

「ヒドロ」

　　[★]

英: hydro
関: ハイドロ

[1] 5-Hydroxymethylcytosine, nextbio.com

[2] Warren, RA (1980). “Modified bases in bacteriophage DNAs”. Annu. Rev. Microbiol. 34: 137–158. doi:10.1146/annurev.mi.34.100180.001033. PMID 7002022.

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[Teif-14] Teif, Vladimir; Beshnova, Daria A.; Vainshtein, Yevhen; Marth, Caroline; Mallm, Jan-Philipp; Höfer, Thomas; Rippe, Karsten (8 May 2014). “Nucleosome repositioning links DNA (de)methylation and differential CTCF binding during stem cell development”. Genome Research 24 (8): 1285-1295. doi:10.1101/gr.164418.113. PMID 24812327.

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[20] Jin SG et al. (Jun 2010) "Examination of the specificity of DNA methylation profiling techniques towards 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine." Nucleic Acids Res. 2010 Jun 1;38(11):e125

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