英: [[]]
同: m5C
関: [[]]

-5-methylcytosine

同: m5C

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2015/07/01 14:32:12」(JST)

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5-メチルシトシン（5mC）はDNA塩基の一つであるシトシンがメチル化されたもので、遺伝子転写の調整に関与している。シトシンがメチル化されると、転写過程に変化はないが遺伝子発現に変化が生ずる。（この分野の研究はエピジェネティクスと呼ばれる。） 5mCはヌクレオシドに取り込まれて5-メチルシチジンとなる。

5mCでは、メチル基は六員環の5位の炭素原子に付加される。（図の6時方向の窒素原子（NH）から反時計回りに数える。2時方向からではない。）このメチル基はシトシンと5mCとを区別する特徴である。

発見の経緯

1898年、結核菌から細菌性毒素を単離しようとしていた時、新たな核酸が発見され、ツベルクリン酸（英語版）と命名された^[1]。この核酸は、チミン、グアニン、シトシンとは違う、メチル化された塩基を持つヌクレオチドであった。 1925年、少量のメチル化シトシンがツベルクリン酸の硫酸加水分解物として生成された^[2]^[3]。この報告はピクリン酸結晶の光学特性のみに基づいていた上、他の科学者達に再現できなかったので酷評された^[4]。しかし1948年、仔牛胸腺のDNAから従来のシトシンやウラシルとは異なるメチルシトシンがペーパークロマトグラフィーにより単離され、存在が決定的となった^[5]。それから70年後、RNA分子中に一般に存在することが明らかとなったが、正確な役割は不明であった^[6]。

In vivo

5mCはDNAメチルトランスフェラーゼ（英語版）によるエピジェネティックな修飾により生成される。

この物質の機能は生物種により大きく異なる^[7]。

細菌の場合、5mCは様々な場所に存在し、しばしば自身のメチル化感受性の制限酵素からのDNA保護マーカーとなっている。
植物の場合、5mCはCpGサイト（英語版）（CpHpG並びにCpHpH(H = A, C, T)の配列）に局在している。
真菌及び動物の場合は、5mCは主にCpGジヌクレオチドとして存在する。多くの真核生物ではCpGサイトのメチル化は僅かであるが、脊椎動物の場合は70〜80％のCpGシトシンがメチル化されている。

シトシンが自発性に脱アミノ化するとウラシルとなり、DNA修復酵素により除去されるが、5mCが脱アミノ化するとチミンを生じる。この塩基の転換（C→T）は塩基転位型突然変異を引き起こす。加えて、APOBEC（英語版）ファミリーの酵素に拠るシトシン又は5mCの脱アミノ化は、細胞内のプロセスや生物種の進化に関与している可能性が有る^[8]が、詳細は明らかではない。

In vitro

亜硝酸等により5-メチルシトシンから-NH₂基を除去（脱アミノ化）するとチミンを生ずる。同じ条件下でシトシンが脱アミノ化するとウラシルを生じる。

5-メチルシトシンからの脱アミノ化に拠るチミンの生成

シトシンは重亜硫酸処理で脱アミノ化されるが、5mCは脱アミノ化されない。この性質は重亜硫酸塩シークエンス（英語版）技術を用いたシトシンのメチル化パターンの解析に利用される^[9]。

参考資料

^ Matthews AP (2012). Physiological Chemistry. Williams & Wilkins Company/RareBooksClub.com. pp. 167. ISBN 1130145379.
^ Johnson TB, Coghill RD (1925). "The discovery of 5-methyl-cytosine in tuberculinic acid, the nucleic acid of the Tubercle bacillus". J Am Chem Soc 47 (11): 2838–2844. doi:10.1021/ja01688a030.
^ Grosjean H (2009). Nucleic Acids Are Not Boring Long Polymers of Only Four Types of Nucleotides: A Guided Tour. Landes Bioscience.
^ Vischer E, Zamenhof S, Chargaff E (1949). "Microbial nucleic acids: the desoxypentose nucleic acids of avian tubercle bacilli and yeast". J Biol Chem 77 (1): 429–438. PMID 18107446.
^ Hotchkiss RD (1948). "The quantitative separation of purines, pyrimidines and nucleosides by paper chromatography". J Biol Chem 175 (1): 315–332. PMID 18107446.
^ Squires JE, Patel HR, Nousch M, Sibbritt T, Humphreys DT, Parker BJ, Suter CM, Preiss T. (2012). "Widespread occurrence of 5-methylcytosine in human coding and non-coding RNA". Nucleic Acids Res 40 (11): 5023–5033. doi:10.1093/nar/gks144. PMID 22344696.
^ Colot V, Rossignol JL (1999). "Eukaryotic DNA methylation as an evolutionary device". Bioessays 21 (5): 402–411. doi:10.1002/(SICI)1521-1878(199905)21:5<402::AID-BIES7>3.0.CO;2-B. PMID 10376011.
^ Chahwan R., Wontakal S.N., and Roa S. (2010). "Crosstalk between genetic and epigenetic information through cytosine deamination". Trends in Genetics 26 (10): 443–448. doi:10.1016/j.tig.2010.07.005. PMID 20800313.
^ Clark SJ, Harrison J, Paul CL, Frommer M (1994). "High sensitivity mapping of methylated cytosines". Nucleic Acids Res. 22 (15): 2990–2997. doi:10.1093/nar/22.15.2990. PMC 310266. PMID 8065911.

参考文献

Griffiths, Anthony J. F. (1999). An Introduction to genetic analysis. San Francisco: W.H. Freeman. Chapter 15: Gene Mutation. ISBN 0-7167-3520-2. (available online at the United States National Center for Biotechnology Information)

UpToDate Contents

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1. 分子遺伝学の原理 principles of molecular genetics
2. エピジェネティクスの原理 principles of epigenetics
3. HIV感染症の暴露前予防薬投与を行う患者の評価と選定 patient evaluation and selection for hiv pre exposure prophylaxis
4. 先天性角化異常症とその他の短縮テロメア症候群 dyskeratosis congenita and other short telomere syndromes
5. 遺伝学およびゲノミクスのためのツール：ポリメラーゼ連鎖反応 tools for genetics and genomics polymerase chain reaction

Japanese Journal

マウス初期胚におけるDNAメチル化動態の定量解析

高田達之,吉田真子,鈴木亨,下澤律浩,浅見真紀,檜垣彰吾,松田知成,PERRY Anthony,岡本誉士典
日本繁殖生物学会　講演要旨集 109(0), P-52-P-52, 2016
… このとき5-メチルシトシン（5mC）の減少に伴い，その酸化中間産物とされる5-ヒドロキシメチルシトシン（5hmC）が増加すると考えられてきた。 …
NAID 130007024781

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

岡本晃充
ファルマシア 50(11), 1112-1116, 2014
… 期疾患などの疾患につながると考えられている．エピジェネティクス機構では様々な方法で遺伝子に印が付けられるわけだが，その最も代表的なものがDNAメチル化である．DNAメチル化は，主として，シトシンの5位の炭素原子にメチル基が付加されることを指す（図1）．DNAメチルトランスフェラーゼ（DNA methyltransferase：DNMT）3AやDNMT3BによってDNAが新規にメチル化され，一方，DNMT1が半保存的複製後にメチル化パターンを …
NAID 130005265993

組織化学的アプローチよる転写調節解析 : 転写調節因子とエピジェネティック因子の局在証明法(組織細胞化学技法の基本をじっくりと、確実に)

小路武彦
組織細胞化学 2013, 77-88, 2013-07-10
NAID 110009685979

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「メチルシトシン」

5-メチルシトシン
	IUPAC名 4-amino-5-methyl-3H-pyrimidin-2-one
識別情報
CAS登録番号	554-01-8
PubChem	65040
ChemSpider	58551
UNII	6R795CQT4H
KEGG	C02376
MeSH	5-Methylcytosine
ChEBI	CHEBI:27551
	SMILES O=C1/N=C\C(=C(\N)N1)C Cc1cnc(=O)[nH]c1N;
	InChI InChI=1S/C5H7N3O/c1-3-2-7-5(9)8-4(3)6/h2H,1H3,(H3,6,7,8,9) ; Key: LRSASMSXMSNRBT-UHFFFAOYSA-N InChI=1/C5H7N3O/c1-3-2-7-5(9)8-4(3)6/h2H,1H3,(H3,6,7,8,9); Key: LRSASMSXMSNRBT-UHFFFAOYAO;
特性
化学式	C5H7N3O
モル質量	125.13 g mol−1
	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。

　　[★]

英: methylcytosine, MeCyt
関: シトシン

「シトシン」

　　[★]

英: cytosine, Cyt, C
関

[1] Matthews AP (2012). Physiological Chemistry. Williams & Wilkins Company/RareBooksClub.com. pp. 167. ISBN 1130145379.

[2] Johnson TB, Coghill RD (1925). "The discovery of 5-methyl-cytosine in tuberculinic acid, the nucleic acid of the Tubercle bacillus". J Am Chem Soc 47 (11): 2838–2844. doi:10.1021/ja01688a030.

[3] Grosjean H (2009). Nucleic Acids Are Not Boring Long Polymers of Only Four Types of Nucleotides: A Guided Tour. Landes Bioscience.

[4] Vischer E, Zamenhof S, Chargaff E (1949). "Microbial nucleic acids: the desoxypentose nucleic acids of avian tubercle bacilli and yeast". J Biol Chem 77 (1): 429–438. PMID 18107446.

[5] Hotchkiss RD (1948). "The quantitative separation of purines, pyrimidines and nucleosides by paper chromatography". J Biol Chem 175 (1): 315–332. PMID 18107446.

[6] Squires JE, Patel HR, Nousch M, Sibbritt T, Humphreys DT, Parker BJ, Suter CM, Preiss T. (2012). "Widespread occurrence of 5-methylcytosine in human coding and non-coding RNA". Nucleic Acids Res 40 (11): 5023–5033. doi:10.1093/nar/gks144. PMID 22344696.

[7] Colot V, Rossignol JL (1999). "Eukaryotic DNA methylation as an evolutionary device". Bioessays 21 (5): 402–411. doi:10.1002/(SICI)1521-1878(199905)21:5<402::AID-BIES7>3.0.CO;2-B. PMID 10376011.

[8] Chahwan R., Wontakal S.N., and Roa S. (2010). "Crosstalk between genetic and epigenetic information through cytosine deamination". Trends in Genetics 26 (10): 443–448. doi:10.1016/j.tig.2010.07.005. PMID 20800313.

[9] Clark SJ, Harrison J, Paul CL, Frommer M (1994). "High sensitivity mapping of methylated cytosines". Nucleic Acids Res. 22 (15): 2990–2997. doi:10.1093/nar/22.15.2990. PMC 310266. PMID 8065911.

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