5-甲基威尼斯5139手机版-9778818威尼斯(5mc)存在于细菌、古细菌和各种真核生物中，包括脊椎动物，许多无脊椎动物，植物和真菌等。这种修饰是由针对特定核苷酸背景的甲基转移酶引入的，标志着差异处理的基本序列，防止某些蛋白质的结合或促进其他蛋白质的补充，通常(但并不总是)是在转录沉默的背景下进行的。例如，在哺乳动物中，几乎只在cpg二核苷酸上发现胞嘧啶甲基化，甲基化抑制单个启动子的转录，并可以与组蛋白修饰一起作用以建立和保持较大的沉默结构域，包括在x染色体失活期间。在植物中，甲基化主要与转座元件的沉默有关，但也可以在组成性表达的基因体内发现，并有助于多个单个位点的动态调节。在哺乳动物和植物中，干扰甲基化通常是有害的，并影响发育、生存或应对环境挑战的能力。
尽管胞嘧啶甲基化对基因组调控很重要，但它是有代价的，5-甲基胞嘧啶比未甲基化的胞嘧啶更容易自发脱氨，并脱氨为胸腺嘧啶而不是尿嘧啶。此外，由此产生的t：g不匹配的修复效率低于u：g不匹配。因此，甲基化胞嘧啶携带更高的病变形成率和较低的修复效率的双重负担，因此更有可能引起突变，特别是胞嘧啶到胸腺嘧啶的转换。
5-甲基胞嘧啶突变率的升高已经并将继续对遗传变异和基因组进化模式产生影响。cpgs比其他二核苷酸更有可能在哺乳动物群体中发现多态性，cpg到tpg的变化在与疾病相关的变异中不成比例地常见。另一方面，cpgs的过渡更频繁地提供适应新环境所需的原材料。甲基化的突变影响在更长的进化时间尺度上也是可见的：cpg到tpg的转变经常主导物种和基因组之间的替代图谱，其中cpg甲基化很常见，而cpg甲基化耗尽了cpg。重要的是，cpgs较高的转换率在健康组织中的亲子三重体细胞突变、突变累积线的数据中也很明显，并且当考虑到罕见的snp时，强烈支持突变过程作为驱动力。最后，尽管早期的研究不得不依赖cpgs作为甲基化的(合理)代理，但最近的分析已经通过整合碱基分辨率甲基化图谱和多态性/体细胞突变数据，并明确地比较甲基化和非甲基化cpgs的进化速率或snp发生率，将升高的比率直接与甲基化联系起来。简而言之，有压倒性的证据表明，胞嘧啶甲基化强烈影响新变异的出现，持续遗传变异的光谱，全基因组的碱基组成，以及基因组进化的长期模式。
了解甲基化对基因组脆弱性和进化的短期和长期影响的焦点，很自然地是甲基化胞嘧啶本身。然而，甲基化可以投射更长的突变阴影，并影响病灶形成、识别和修复的速度超出焦点胞嘧啶。对于特定的突变过程，这已经有很好的文档记录。值得注意的是，甲基化增加了紫外诱导的嘧啶二聚体的形成，并减缓了随后的修复。5-甲基胞嘧啶还影响其他直接相邻病变的形成和修复，包括邻近鸟嘌呤的氧化损伤。但甲基化是否仍会投下更长的阴影？胞嘧啶甲基化改变了嵌入它的序列的物理化学性质，影响螺旋稳定性、刚性和动力学。它可能导致周围碱基轻微位移到螺旋的小凹槽，扰乱十字形挤压等生物过程，因此可能会更广泛地影响损害监视和处理。此外，即使升高的病变风险最初仅限于甲基化碱基，每当修复涉及局部病变周围的切除和重新合成时，相邻核苷酸可能成为附带损伤，如错配修复(mmr)、核苷酸切除修复(ner)和碱基切除修复(ber)的长补丁模式。例如，这里的过量突变风险可以来自于使用容易出错的聚合酶进行重新合成。或者，它可能只是来自单链dna的瞬时生成，单链dna对诱变的侮辱更敏感，或者需要作为诱变酶(如apobec脱氨酶)的底物。通过监测报告构建物中工程错配的修复，已经在体内和体外证明了在病灶附近的位点存在这种过度风险。但是，5-甲基胞嘧啶的突变率升高是否是此类事件的重要触发因素？更广泛地说，人们能否在基因组数据中检测到甲基化与非甲基化胞嘧啶周围的改变突变的足迹？
此前，qu及其同事报道，在人类和青蒿鱼(oryzias latipes)中，甲基化周围±10bp的snps发生率比未甲基化的cpgs高出~1.5倍，这与甲基化在增加其附近核苷酸变异性中的作用一致。观察到，在灵长类动物进化过程中，非cpg替换率正向跟踪l1转座子中cpg二核苷酸的密度，这进一步符合这一假设。然而，将甲基化作为突变率增加背后的诱因，需要仔细控制上下文。突变率在整个基因组的多个尺度上变化，取决于局部和区域序列组成、染色质状态、复制时间和功能背景。甲基化胞嘧啶在这些环境中分布不均匀，可能由于与甲基化无关的原因而显示出不同的突变率。例如，在拟南芥和其他植物中，相当一部分胞嘧啶的从头甲基化通过专门针对转座元件而不是整个基因组的过程发生。考虑到甲基化胞嘧啶的非随机分布对于剖析甲基化是否在基因组变异和进化中留下了超出甲基化碱基本身的印记是至关重要的。
在这里，我们使用人类、拟南芥和水稻中罕见多态性的数据来量化甲基化对相邻碱基的突变影响。罕见的snps比普通的snps或替换更好地代表突变过程，因为后者更强烈地反映长期的选择和基因转换。控制序列上下文和染色质状态，并考虑一系列潜在的混杂因素，我们发现，与以前的结果相比，甲基化与人类中cpg-相邻位点的snp发生率降低有关。另一方面，在拟南芥和水稻中，甲基化与snp发生率呈正相关。在拟南芥和人类中，与甲基化相关的过量突变(或分别缺乏甲基化)似乎仅限于近邻(±3bp)，并随着到甲基化位点的距离而衰减，支持一种取决于焦点cpg处病变形成的机制。我们的工作表明，甲基化投射的突变阴影比通常认为的更长，其作用方式取决于病变形成和下游修复路径选择之间的物种特异性耦合。