Isola CpG

Leisole CpGsono regioni genomiche che contengono un'elevata densità disiti CpG.Nei genomi dei mammiferi, la lunghezza di un'isola CpG è generalmente compresa tra le 300 e le 3.000 paia di basi. Si trovano all'interno e nelle vicinanze di circa il 40% deipromotorideigenidimammifero.^[1]Nell'uomo approssimativamente il 70% dei promotori ha un alto contenuto di CpG. Data la frequenza di GC comunque, il numero di dinucleotidi CpG è molto più basso del previsto.^[2]La "p" nella notazione CpG si riferisce allegame fosfodiestericotra lacitosinae laguanina. La definizione formale canonica di isola CpG è: regione di almeno 200bpcon una percentuale di GC maggiore del 50% e con un rapporto di CpG osservati/attesi maggiore del 60%.^[3]Un recente studio ha apportato delle modifiche a questi parametri al fine di escludere altre regioni genomiche ricche di GC come lesequenze Alu.Tramite un'estensiva ricerca basata sulle intere sequenze dei cromosomi 21 e 22 dell'uomo, è stato accertato che le regioni di DNA che con maggior probabilità sono isole CpG associate al 5' dei geni sono più lunghe di 500 bp con un contenuto di GC >55% e con un rapporto di CpG osservati/attesi maggiore di 0,65.^[4]Le isole CpG sono caratterizzate da un numero di dinucleotidi CpG pari almeno al 60% del numero atteso secondo un'ipotetica distribuzione casuale (~4-6%), mentre il restante genoma è caratterizzato da una frequenza di CpG molto più bassa (~1%), per il fenomeno dellasoppressione di CG.A differenza deisiti CpGnella regione codificante di un gene, i siti CpG nelle isole CpG dei promotori non sonometilatise i geni sono espressi. Questa osservazione ha portato alla formulazione dell'ipotesi secondo cui la metilazione dei siti CpG nel promotore di un gene possa inibire la suaespressione.La metilazione, così come la modificazioneistonica,è un fenomeno di vitale importanza nell'imprinting.^[5] Le isole CpG tipicamente si trovano presso il sito d'inizio dellatrascrizione,soprattutto neigeni housekeeping.^[2]Normalmente una C (citosina) seguita da una G (guanina) (un CpG) è rara nel DNA dei vertebrati, in quanto la citosina in un sito di questo tipo tende a subire una metilazione. Questa metilazione solitamente aiuta a distinguere il filamento di DNA appena sintetizzato durante la replicazione, in quanto spesso presenta errori che devono ancora venire corretti. Ad ogni modo, in tempi evolutivi le C (citosine) metilate tendono a convertirsi in T (timine) a causa di unadeaminazionespontanea. Sebbene nell'uomo esiste un enzima, latimina-DNA glicosilasi,che rimpiazza specificatamente le T in un misaccoppiamento T/G, la sua attività non è sufficientemente elevata da prevenire la relativamente rapida mutazione dei dinucleotidi. Il risultato è che i siti CpG sono abbastanza rari tranne nei casi in cui esista una pressione selettiva positiva che li mantenga non metilati per qualche ragione, forse per un meccanismo di regolazione dell'espressione genomica.

Note

^Fatemi M, Pao MM, Jeong S, Gal-Yam EN, Egger G, Weisenberger DJ, Jones PA,Footprinting of mammalian promoters: use of a CpG DNA methyltransferase revealing nucleosome positions at a single molecule level,inNucleic Acids Res,vol. 33, n. 20, 2005, pp. e176,DOI:10.1093/nar/gni180,PMC 1292996,PMID 16314307.
^^a^bSaxonov S, Berg P, Brutlag DL,A genome-wide analysis of CpG dinucleotides in the human genome distinguishes two distinct classes of promoters,inProc Natl Acad Sci USA,vol. 103, n. 5, 2006, pp. 1412–1417,DOI:10.1073/pnas.0510310103,PMC 1345710,PMID 16432200.
^Gardiner-Garden M, Frommer M,CpG islands in vertebrate genomes,inJournal of molecular biology,vol. 196, n. 2, 1987, p. 261,DOI:10.1016/0022-2836(87)90689-9,PMID 3656447.
^Takai D, Jones PA,Comprehensive analysis of CpG islands in human chromosomes 21 and 22.,inProc Natl Acad Sci USA,vol. 99, n. 6, 2002, pp. 3740–5,DOI:10.1073/pnas.052410099,PMID 11891299.
^Feil R, Berger F,Convergent evolution of genomic imprinting in plants and mammals,inTrends Genet,vol. 23, n. 4, 2007, pp. 192–199,DOI:10.1016/j.tig.2007.02.004,PMID 17316885.

Bibliografia

M. D. Anderson Cancer Center,mdanderson.org
CpG Island Searcher using the updated rules from Takai and Jones Archiviatoil 14 marzo 2010 inInternet Archive., cpgislands.usc.edu
EMBOSS CpGPlot/CpGReport/Isochore,ebi.ac.uk
Google Scholar Search for 'CpG Island',scholar.google.com.hk
Portela A. Esteller M.: Epigenetic modifications and human disease. Nature biotechnology. 2010 Oct; 28:1061.

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[Fatemi2005-1] Fatemi M, Pao MM, Jeong S, Gal-Yam EN, Egger G, Weisenberger DJ, Jones PA,Footprinting of mammalian promoters: use of a CpG DNA methyltransferase revealing nucleosome positions at a single molecule level,inNucleic Acids Res,vol. 33, n. 20, 2005, pp. e176,DOI:10.1093/nar/gni180,PMC 1292996,PMID 16314307.

[Saxonov2006-2] Saxonov S, Berg P, Brutlag DL,A genome-wide analysis of CpG dinucleotides in the human genome distinguishes two distinct classes of promoters,inProc Natl Acad Sci USA,vol. 103, n. 5, 2006, pp. 1412–1417,DOI:10.1073/pnas.0510310103,PMC 1345710,PMID 16432200.

[Gardiner-Garden1987-3] Gardiner-Garden M, Frommer M,CpG islands in vertebrate genomes,inJournal of molecular biology,vol. 196, n. 2, 1987, p. 261,DOI:10.1016/0022-2836(87)90689-9,PMID 3656447.

[Takai2002-4] Takai D, Jones PA,Comprehensive analysis of CpG islands in human chromosomes 21 and 22.,inProc Natl Acad Sci USA,vol. 99, n. 6, 2002, pp. 3740–5,DOI:10.1073/pnas.052410099,PMID 11891299.

[Feil2007-5] Feil R, Berger F,Convergent evolution of genomic imprinting in plants and mammals,inTrends Genet,vol. 23, n. 4, 2007, pp. 192–199,DOI:10.1016/j.tig.2007.02.004,PMID 17316885.

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