Учёные раскрыли механизм материнского белка Pramel15 в промотировании деметилирования ДНК в зиготах мыши

ДНК-метилтрансфераза 1 (DNMT1) — важный фермент, поддерживающий метилирование ДНК. Удержание DNMT1 и её кофактора UHRF1 в цитоплазме считается основной причиной пассивного деметилирования ДНК в ооците и на ранних стадиях эмбрионального развития.

Однако механизмы регуляции DNMT1, UHRF1 и других белков, а также их точная роль в процессе репрограммирования метилирования ДНК оставались неясными.

Новое исследование группы профессора Чжу Бина из Института биофизики Китайской академии наук показало, что материнский фактор Pramel15 у мышей может опосредовать деградацию DNMT1 в ядре зиготы, тонко регулируя количество ядерного белка DNMT1.

Впервые обнаружен протеасом-зависимый регуляторный механизм для DNMT1 в ядре раннего эмбриона, который способствует деметилированию ДНК зиготы после оплодотворения. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Механизм действия Pramel15

• В предыдущей работе учёные идентифицировали новый ген регуляции метилирования ДНК, Pramel15, из библиотеки кДНК мышиных ооцитов.
• Сверхэкспрессия Pramel15 в соматических клетках нарушает поддержание метилирования ДНК во время репликации, вызывая деградацию DNMT1.
• Дальнейшие исследования на клетках HEK293 и эмбриональных стволовых клетках мыши показали, что Pramel15 действует как субъединица распознавания субстрата в убиквитинлигазном комплексе Cullin5 E3, способствуя деградации DNMT1 через убиквитин-протеасомный путь.

Роль в эмбрионе

• Создав мышей с нокаутом Pramel15, исследователи обнаружили, что в оплодотворённых яйцеклетках существует основной путь протеасомной деградации DNMT1, опосредованный Pramel15.
• Полногеномное секвенирование метилирования ДНК (WGBS) ооцитов, зигот и двухклеточных эмбрионов показало, что отсутствие Pramel15 приводит к случайному увеличению метилирования ДНК по всему геному.

Вывод

Это указывает, что во время раннего эмбрионального развития, помимо транспорта DNMT1 и UHRF1 и их удержания в цитоплазме, существует также регуляторный механизм, опосредованный Pramel15, который контролирует уровень DNMT1 в ядре и модулирует эффективность репрограммирования метилирования ДНК.

Pramel15 регулирует уровень DNMT1 в ядре во время репликации ДНК в зиготе, способствуя репрограммированию метилирования ДНК в ранних эмбрионах. Это открытие отражает сложность регуляторных механизмов репрограммирования и даёт информацию для повышения эффективности индуцированного клеточного репрограммирования.