Analyse des aktiven Deformylierungsmechanismus von 5‐Formyl‐2′‐Desoxycytidin in Stammzellen

Abstract

5‐Methyl‐2′‐Desoxycytidin (mdC) wird als fünfte Base des genetischen Systems betrachtet, dessen Anwesenheit zur Unterdrückung der Expression korrespondierender Gene beiträgt. Die Entfernung der Modifikation und Reaktivierung der unterdrückten Gene ist durch einen noch nicht vollständig aufgeklärten aktiven Demethylierungsmechanismus möglich. Dieser setzt die Oxidationsreaktionen von mdC zum 5‐Hydroxymethyl‐2′‐Desoxycytidin (hmdC) und weiter zum 5‐Formyl‐2′‐Desoxycytidin (fdC) und 5‐Carboxy‐2′‐Desoxycytidin (cadC) voraus, die durch α‐Ketoglutarat‐abhängige Tet‐Oxygenasen katalysiert werden. Die Entfernung von mdC geschieht auf den Oxidationsstufen des fdC und cadC. Neben dem Eingreifen bestimmter Glykosylasen (TDG) beschreibt ein zweiter Weg eine C‐C‐Bindungsspaltung, die fdC direkt in dC umwandelt. Während der TDG‐induzierte Reparaturmechanismus gut charakterisiert ist, existieren zum Mechanismus durch C‐C‐Bindungsbruch noch sehr wenige Informationen. Hier führen wir ein neuartiges 6‐Aza‐5‐Formyl‐2′‐Desoxycytidin‐Testmolekül (a‐fdC) ein, das verschiedenen somatischen Zelllinien und induzierten mESCs zusammen mit einem 2′‐fluorierten fdC‐Analogon (F‐fdC) gefüttert wurde. Während die Deformylierung von F‐fdC in vivo eindeutig beobachtet werden konnte, wurde sie für a‐fdC hingegen nicht beobachtet, was vermuten lässt, dass die Deformylierung über C‐C‐Bindungsbruch nach vorhergehender nukleophiler Aktivierung erfolgt.