DNA demethylation
સસ્તન પ્રાણીઓમાં મોલેક્યુલર બાયોલોજી માટે, ડીએનએ ડિમાઇથાઇલેશન ડીએનએ ક્રમમાં 5-મિથાઈલસાયટોસિન (5 એમસી) ને સાયટોસિન (સી) દ્વારા બદલવાનું કારણ બને છે (5 એમસી અને સીની આકૃતિ જુઓ). ડીએનએ ક્રમમાં 5 એમસીના સ્થળ પર સક્રિય પ્રક્રિયા દ્વારા અથવા કોષોની પ્રતિકૃતિમાં, ડીએનએમાં મિથાઈલ જૂથોના ઉમેરાને અટકાવીને ડીએનએ ડિમાઇથાઇલેશન થઈ શકે છે જેથી પ્રતિકૃતિ ડીએનએમાં મોટા ભાગે ડીએનએ ક્રમમાં સાયટોસિન હશે (5 એમસી પાતળું થશે). મિથાઈલેટેડ સાયટોસિન વારંવાર રેખીય ડીએનએ અનુક્રમમાં હાજર હોય છે જ્યાં સાયટોસિનને 5 '→ 3' દિશામાં (સી. પી. જી. સાઇટ) ગુઆનિન દ્વારા અનુસરવામાં આવે છે. સસ્તન પ્રાણીઓમાં, ડી. એન. એ. મિથાઈલટ્રાન્સફેરેસ (જે ડી. એન. એ. પાયા પર મિથાઈલ જૂથો ઉમેરે છે) સી. પી. જી. સ્થળો પર સાયટોસિન માટે મજબૂત અનુક્રમ પસંદગી દર્શાવે છે. માનવ જિનોમમાં 20 મિલિયનથી વધુ સી. પી. જી. ડાયન્યુક્લિયોટાઇડ્સ હોવાનું જણાય છે (જીનોમિક વિતરણ જુઓ). સસ્તન પ્રાણીઓમાં, સરેરાશ 70 થી 80 ટકા સી. પી. જી. સાયટોસિન મિથાઇલેટેડ હોય છે, જો કે મિથાઇલેશનનું સ્તર વિવિધ પેશીઓ સાથે બદલાય છે. મિથાઇલેટેડ સાયટોસિન ઘણીવાર જનીનોના પ્રવર્તક પ્રદેશોમાં જૂથો અથવા સી. પી. જી. ટાપુઓમાં જોવા મળે છે, જ્યાં આવા મિથાઇલેશન જનીન અભિવ્યક્તિને ઘટાડી શકે છે અથવા શાંત કરી શકે છે (જનીન અભિવ્યક્તિ જુઓ). જનીન શરીરમાં મિથાઇલેટેડ સાયટોસિન, જોકે, અભિવ્યક્તિ સાથે હકારાત્મક રીતે સહસંબંધિત છે. લગભગ 100% ડીએનએ ડિમાઇથાઇલેશન પુનઃપ્રોગ્રામિંગ દરમિયાન નિષ્ક્રિય મંદન અને સક્રિય ઉત્સેચકીય દૂર કરવાના સંયોજન દ્વારા થાય છે જે પ્રારંભિક ગર્ભજનન અને ગેમેટોજેનેસિસમાં થાય છે. અન્ય એક મોટું ડિમાઇથાઇલેશન, તમામ જનીનોના લગભગ 3 ટકા જેટલું, મજબૂત યાદશક્તિની રચના દરમિયાન ચેતાકોષોમાં સક્રિય ડિમાઇથાઇલેશન દ્વારા થઈ શકે છે. શસ્ત્રક્રિયા પછી, રોગપ્રતિકારક તંત્રના જનીનોની નોંધ લેવાતી જગ્યાઓ પર પેરિફેરલ બ્લડ મોનોન્યુક્લિયર કોશિકાઓમાં ડિમાઇથાઇલેશન જોવા મળે છે. કેન્સરની રચના દરમિયાન પણ ડિમાઇથાઇલેશન થાય છે. ગાંઠના જીનોમના વૈશ્વિક ડીએનએ હાયપોમેથાઇલેશન દરમિયાન, મિથાઈલેટેડ સાયટોસિન (5 એમસી) ની સંખ્યામાં થોડોથી મધ્યમ ઘટાડો થાય છે, જે 5 એમસી પાયાના સરેરાશમાં લગભગ 5 ટકાથી 20 ટકાનું નુકસાન કરે છે. ગર્ભ વિકાસ પ્રારંભિક ગર્ભ વિકાસ ઉંદરના શુક્રાણુનો જીનોમ ડીએનએમાં તેના સી. પી. જી. સ્થળો પર <આઇ. ડી. 1> મિથાઇલેટેડ છે, જે લગભગ 20 મિલિયન મિથાઇલેટેડ સ્થળો જેટલું છે. ગર્ભાધાન પછી, ડીએનએ પ્રતિકૃતિ (આકૃતિમાં વાદળી રેખા) પહેલાં, સક્રિય પ્રક્રિયા દ્વારા પિતાના રંગસૂત્રને છ કલાકમાં લગભગ સંપૂર્ણપણે ડિમાઇથિલેટેડ કરવામાં આવે છે. માતાના જીનોમનું ડિમાઇથાઇલેશન એક અલગ પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે. પરિપક્વ અંડકોશિકાઓમાં, ડીએનએમાં તેની લગભગ 40 ટકા સી. પી. જી. સાઇટ્સ મિથાઇલેટેડ હોય છે. જ્યારે સસ્તન પ્રાણીઓના શારીરિક કોષોમાં ત્રણ મુખ્ય ડીએનએ મિથાઈલટ્રાન્સફેરેઝ હોય છે (જે CpG સાઇટ્સ પર સાયટોસિનમાં મિથાઈલ જૂથો ઉમેરે છે), DNMT1, DNMT3A, અને DNMT3B, પૂર્વ-પ્રત્યારોપણ ગર્ભમાં બ્લાસ્ટોસિસ્ટ તબક્કા સુધી (આકૃતિ જુઓ), હાજર એકમાત્ર મિથાઈલટ્રાન્સફેરેઝ DNMT1 નિયુક્ત DNMT1o નું આઇસોફોર્મ છે. ડી. એન. એમ. ટી. 1ઓ પાસે વૈકલ્પિક અંડકોશિકા-વિશિષ્ટ પ્રવર્તક અને પ્રથમ એક્સોન (એક્સોન 1ઓ) છે જે શારીરિક અને શુક્રાણુ કોશિકા પ્રવર્તકોના 5 'સ્થિત છે. હોવેલ એટ અલ દ્વારા સમીક્ષા કરવામાં આવી છે તેમ, DNMT1o પુખ્ત અંડકોશિકાઓના કોષરસમાં અને 2-કોષ અને 4-કોષના ગર્ભમાં અલગ પડે છે, પરંતુ 8-કોષના તબક્કે તે માત્ર કેન્દ્રકમાં હાજર હોય છે. 16 કોષના તબક્કે (મોરુલા) DNMT1o ફરીથી માત્ર કોષરસમાં જોવા મળે છે. એવું લાગે છે કે માતાના રંગસૂત્રોનું ડિમાઇથાઇલેશન મોટે ભાગે મિથાઈલેટિંગ એન્ઝાઇમ DNMT1o ના ન્યુક્લિયસમાં પ્રવેશતા અવરોધ દ્વારા થાય છે સિવાય કે 8 કોષના તબક્કે. આ રીતે માતૃ-મૂળ ડીએનએ પ્રતિકૃતિ (આકૃતિમાં લાલ રેખા) દરમિયાન મિથાઇલેટેડ માતૃ ડીએનએના મંદન દ્વારા નિષ્ક્રિય ડિમિથાઇલેશનમાંથી પસાર થાય છે. મોરુલા (16 કોષના તબક્કે), ડીએનએ મિથાઇલેશનની માત્ર થોડી માત્રા ધરાવે છે (આકૃતિમાં કાળી રેખા). DNMT3b બ્લાસ્ટોસિસ્ટમાં વ્યક્ત થવાનું શરૂ થાય છે. બ્લાસ્ટોસિસ્ટમાં ગર્ભાધાન પછી 3.5 દિવસમાં મિથાઇલેશન વધવાનું શરૂ થાય છે, અને પછી એપિબ્લાસ્ટમાં 4.5 થી 5.5 દિવસે મિથાઇલેશનનું મોટું મોજું આવે છે, જે 12 ટકાથી 62 ટકા મિથાઇલેશન સુધી જાય છે, અને ગર્ભાશયમાં પ્રત્યારોપણ પછી મહત્તમ સ્તર સુધી પહોંચે છે. ગર્ભાધાન પછી સાતમા દિવસ સુધીમાં, રોપાયેલા ગર્ભમાં નવા રચાયેલા આદિકાળના જંતુ કોષો (PGC) બાકીના શારીરિક કોષોથી અલગ થઈ જાય છે. આ તબક્કે પી. જી. સી. માં સોમેટિક કોશિકાઓ જેટલું જ મિથાઇલેશન હોય છે. ગેમેટોજેનેસિસ રોપાયેલા ગર્ભમાં નવા રચાયેલા આદિકાળના જંતુ કોષો (પીજીસી) શારીરિક કોષોમાંથી વિકસે છે. આ સમયે પી. જી. સી. માં ઉચ્ચ સ્તરનું મિથાઇલેશન હોય છે. આ કોષો એપિબ્લાસ્ટમાંથી ગોનાડલ પર્વતમાળા તરફ સ્થળાંતર કરે છે. મેસર્સચમિડ્ટ એટ અલ દ્વારા સમીક્ષા કરવામાં આવી છે તેમ, મોટાભાગના પી. જી. સી. કોષ ચક્રના જી2 તબક્કામાં પકડાય છે, જ્યારે તેઓ ગર્ભના 7.5 થી 8.5 દિવસો દરમિયાન પશ્ચાદવર્તી આંતરડા તરફ સ્થળાંતર કરે છે. પછી પી. જી. સી. નું ડિમાઇથાઇલેશન બે તરંગોમાં થાય છે. 9. 5 ના દિવસે આદિકાળનાં સૂક્ષ્મજીવાણુ કોશિકાઓ ઝડપથી પ્રજનન કરવાનું શરૂ કરે છે, જે ગર્ભના દિવસે આશરે 200 PGC થી વધીને 12.5 ના દિવસે લગભગ 10,000 PGC સુધી જાય છે. દિવસો દરમિયાન 9.5 થી 12.5 DNMT3a અને DNMT3b દબાવવામાં આવે છે અને DNMT1 ન્યુક્લિયસમાં ઉચ્ચ સ્તરે હાજર હોય છે. પરંતુ DNMT1 9 થી 12.5 દિવસ દરમિયાન સાયટોસિનને મિથાઇલેટ કરવામાં અસમર્થ છે કારણ કે UHRF1 જનીન (જેને NP95 તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) દબાવી દેવામાં આવે છે અને UHRF1 એ એક આવશ્યક પ્રોટીન છે જે DNMT1 ને પ્રતિકૃતિ કેન્દ્રો માટે ભરતી કરવા માટે જરૂરી છે જ્યાં જાળવણી DNA મિથાઇલેશન થાય છે. આ ડિમાઇથાઇલેશનનું નિષ્ક્રિય, મંદન સ્વરૂપ છે. વધુમાં, ગર્ભ દિવસ 9.5 થી 13.5 સુધી ડિમાઇથાઇલેશનનું સક્રિય સ્વરૂપ છે. "સક્રિય પુનઃપ્રોગ્રામિંગના મોલેક્યુલર તબક્કાઓ" માં નીચે દર્શાવ્યા મુજબ, બે ઉત્સેચકો સક્રિય ડિમિથાઇલેશનના કેન્દ્રમાં છે. આ દસ-ઇલેવન ટ્રાન્સલોકેશન મિથાઈલસાયટોસિન ડાયઓક્સિજનેઝ (TET) અને થાઇમિન-DNA ગ્લાયકોસિલેઝ (TDG) છે. એક ચોક્કસ TET ઉત્સેચક, TET1 અને TDG ગર્ભ દિવસ 9 થી 13 થી 5 સુધી ઉચ્ચ સ્તરે હાજર હોય છે, અને ગેમેટોજેનેસિસ દરમિયાન સક્રિય ડિમિથાઇલેશનમાં કાર્યરત હોય છે. પી. જી. સી. જીનોમ ગર્ભ દિવસ 13.5 પર ઉંદરના સમગ્ર જીવન ચક્રમાં કોઈપણ કોષોના ડીએનએ મિથાઇલેશનનું સૌથી નીચું સ્તર દર્શાવે છે. શીખવું અને યાદશક્તિ શીખવું અને યાદશક્તિમાં સ્થિરતાના સ્તરો હોય છે, જે વિચાર, ભાષા અને ચેતના જેવી અન્ય માનસિક પ્રક્રિયાઓથી અલગ હોય છે, જે પ્રકૃતિમાં અસ્થાયી હોય છે. શીખવું અને યાદશક્તિ કાં તો ધીમે ધીમે (ગુણાકાર કોષ્ટકો) અથવા ઝડપથી (ગરમ સ્ટોવને સ્પર્શ કરીને) સંચિત થઈ શકે છે, પરંતુ એકવાર પ્રાપ્ત થયા પછી, લાંબા સમય સુધી સભાન ઉપયોગમાં યાદ કરી શકાય છે. સંદર્ભિત ભયની સ્થિતિના એક ઉદાહરણને આધિન ઉંદરો ખાસ કરીને મજબૂત લાંબા ગાળાની યાદશક્તિ બનાવે છે. તાલીમના 24 કલાક પછી, ઉંદરના હિપ્પોકેમ્પસ ચેતાકોષોના જીનોમમાં 9.17% જનીનો અલગ રીતે મિથાઇલેટેડ હોવાનું જણાયું હતું. આમાં તાલીમ પછી 24 કલાકમાં 2,000 થી વધુ ભિન્ન રીતે મિથાઇલેટેડ જનીનો સામેલ હતા, જેમાં 500 થી વધુ જનીનોને ડિમાઇથાઇલેટેડ કરવામાં આવ્યા હતા. ઉંદર હિપ્પોકેમ્પસમાં તેના જેવા જ પરિણામો સંદર્ભિત ભયની સ્થિતિ ધરાવતા ઉંદરમાં પણ મેળવવામાં આવ્યા હતા. મગજનો હિપ્પોકેમ્પસ વિસ્તાર એ છે જ્યાં સંદર્ભિત ભયની યાદોને પ્રથમ સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે (મગજની આકૃતિ, આ વિભાગ જુઓ), પરંતુ આ સંગ્રહ ક્ષણિક છે અને હિપ્પોકેમ્પસમાં રહેતો નથી. ઉંદરમાં જ્યારે હિપ્પોકેમ્પસને કન્ડીશનીંગના માત્ર એક દિવસ પછી હિપ્પોકેમ્પેક્ટોમીને આધિન કરવામાં આવે છે ત્યારે સંદર્ભિત ભયની સ્થિતિ નાબૂદ કરવામાં આવે છે, પરંતુ જ્યારે હિપ્પોકેમ્પેક્ટોમીમાં ચાર અઠવાડિયા સુધી વિલંબ થાય છે ત્યારે ઉંદરો નોંધપાત્ર પ્રમાણમાં સંદર્ભિત ભય જાળવી રાખે છે. ઉંદરમાં, કન્ડીશનીંગ પછી 4 અઠવાડિયામાં તપાસ કરવામાં આવી હતી, હિપ્પોકેમ્પસ મિથાઇલેશન અને ડિમિથાઇલેશન ઉલટાવી દેવામાં આવ્યા હતા (હિપ્પોકેમ્પસ યાદો બનાવવા માટે જરૂરી છે પરંતુ યાદો ત્યાં સંગ્રહિત થતી નથી) જ્યારે મેમરી જાળવણી દરમિયાન કોર્ટિકલ ચેતાકોષોમાં નોંધપાત્ર વિભેદક સી. પી. જી. મિથાઇલેશન અને ડિમિથાઇલેશન થયું હતું. સંદર્ભિત ભયની સ્થિતિના ચાર અઠવાડિયા પછી ઉંદરના અગ્રવર્તી સિન્ગ્યુલેટ આચ્છાદનમાં 1,223 ભિન્ન રીતે મિથાઇલેટેડ જનીનો હતા. આમ, જ્યારે હિપ્પોકેમ્પસમાં યાદશક્તિની રચનાના થોડા સમય પછી ઘણા મિથાઇલેશન થયા હતા, ત્યારે આ તમામ હિપ્પોકેમ્પસ મિથાઇલેશનને ચાર અઠવાડિયા પછી તરત જ ડિમાઇથાઇલેટ કરવામાં આવ્યા હતા. કેન્સરમાં ડિમિથાઇલેશન માનવ જીનોમમાં આશરે 28 મિલિયન સી. પી. જી. સાઇટ્સ છે, અને આશરે 60 ટકા સી. પી. જી. સાઇટ્સ સાયટોસિનની 5 સ્થિતિ પર મિથાઇલેટેડ છે. કેન્સરની રચના દરમિયાન મિથાઈલેટેડ સાયટોસિનની સંખ્યામાં સરેરાશ 5 થી 20 ટકાનો ઘટાડો થાય છે, અથવા સી. પી. જી. સાઇટ્સના આશરે 8,40,00 થી 3.4 મિલિયન ડિમાઇથાઇલેશન થાય છે. ડી. એન. એમ. ટી. 1 ડી. એન. એ. પ્રતિકૃતિ દરમિયાન હેમી-મિથાઈલેટેડ ડી. એન. એ. પર સી. પી. જી. ને મિથાઇલેટ કરે છે. આમ, જ્યારે ડીએનએ સ્ટ્રાન્ડમાં મિથાઇલેટેડ સી. પી. જી. હોય છે, અને અર્ધ-રૂઢિચુસ્ત પ્રતિકૃતિ દરમિયાન નવા પ્રતિકૃતિ સ્ટ્રાન્ડમાં પૂરક સી. પી. જી. પર મિથાઈલ જૂથનો અભાવ હોય છે, ત્યારે ડી. એન. એમ. ટી. 1 સામાન્ય રીતે હેમીમિથાઇલેટેડ સાઇટ પર ભરતી કરવામાં આવે છે અને નવા સંશ્લેષિત સી. પી. જી. માં સાયટોસિનમાં મિથાઈલ જૂથ ઉમેરે છે. જોકે, ડીએનએ પ્રતિકૃતિ દરમિયાન હેમીમીથાઇલેટેડ સી. પી. જી. સ્થળો પર ડી. એન. એમ. ટી. 1 ની ભરતી યુ. એચ. આર. એફ. 1 પ્રોટીન પર આધારિત છે. જો યુ. એચ. આર. એફ. 1 હેમીમીથાઇલેટેડ સી. પી. જી. સાઇટ સાથે જોડાતો નથી, તો પછી ડી. એન. એમ. ટી. 1 ની ભરતી કરવામાં આવતી નથી અને નવી સંશ્લેષિત સી. પી. જી. સાઇટને મિથાઇલેટ કરી શકાતી નથી. આર્જિનિન મિથાઈલટ્રાન્સફેરેઝ PRMT6 હિસ્ટોન 3 (H3R2me2a) ની સ્થિતિ 2 પર આર્જિનિનને મિથાઇલેટ કરીને DNA મિથાઇલેશનનું નિયમન કરે છે. (પ્રોટીન methylation#Arginine જુઓ.) H3R2me2a ની હાજરીમાં UHRF1 હેમીમીથાઇલેટેડ CpG સાઇટ સાથે જોડાઈ શકતું નથી, અને પછી DNMT1 ને સાઇટ પર ભરતી કરવામાં આવતી નથી, અને સાઇટ હેમીમીથાઇલેટેડ રહે છે. પ્રતિકૃતિના વધુ રાઉન્ડ પછી મિથાઇલેટેડ સી. પી. જી. નિષ્ક્રિય રીતે પાતળું થઈ જાય છે. ઘણા પ્રકારના કેન્સરના કોષોમાં પી. આર. એમ. ટી. 6 વારંવાર વધુ પડતું વ્યક્ત થાય છે. પી. આર. એમ. ટી. 6 ની અતિશય અભિવ્યક્તિ કેન્સરમાં ડી. એન. એ. ડિમાઇથાઇલેશનનો સ્રોત હોઈ શકે છે. સક્રિય રીપ્રોગ્રામિંગના મોલેક્યુલર તબક્કાઓ ડીએનએ મિથાઇલોમને સક્રિય રીતે, ઉત્સેચકીય રીતે રીપ્રોગ્રામિંગ કરવા માટે ત્રણ મોલેક્યુલર તબક્કાઓ જરૂરી છે. તબક્કો 1: ભરતી. પુનઃપ્રોગ્રામિંગ માટે જરૂરી ઉત્સેચકો જીનોમ સાઇટ્સ પર ભરતી કરવામાં આવે છે જેને ડિમિથાઇલેશન અથવા મિથાઇલેશનની જરૂર હોય છે. તબક્કો 2: અમલીકરણ. પ્રારંભિક ઉત્સેચકીય પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે. મિથાઇલેશનના કિસ્સામાં, આ એક ટૂંકું પગલું છે જે સાયટોસિનનું 5-મિથાઈલસાયટોસિનમાં મિથાઇલેશનમાં પરિણમે છે. તબક્કો 3: બેઝ એક્ઝીશન ડીએનએ રિપેર. ડીમિથાઇલેશનના મધ્યવર્તી ઉત્પાદનોને બેઝ એક્ઝિશન ડીએનએ રિપેર પાથવેના ચોક્કસ ઉત્સેચકો દ્વારા ઉત્પ્રેરિત કરવામાં આવે છે જે આખરે ડીએનએ ક્રમમાં સિસ્ટોસિનને પુનઃસ્થાપિત કરે છે. 5-હાઇડ્રોક્સિમિથાઇલસાયટોસિન (5 એચ. એમ. સી.) ઉત્પન્ન કરવા માટે 5-મિથાઈલસાયટોસિનના સક્રિય ડિમાઇથાઇલેશનના બીજા તબક્કામાં ઘણી વાર શરૂઆતમાં 10-ઇલેવન ટ્રાન્સલોકેશન મિથાઈલસાયટોસિન ડાયઓક્સિજનેસીસ (ટી. ઈ. ટી. ઉત્સેચકો) દ્વારા 5 એમ. સી. (આ વિભાગમાં આકૃતિ જુઓ) નું ઓક્સિડેશન સામેલ હોય છે. આ પ્રારંભિક ડિમાઇથાઇલેશનના પરમાણુ પગલાં TET ઉત્સેચકોમાં વિગતવાર દર્શાવવામાં આવ્યા છે. ક્રમિક પગલાંઓમાં (આકૃતિ જુઓ) TET ઉત્સેચકો 5-ફોર્મિલસાયટોસિન (5fC) અને 5-કાર્બોક્સિલસાયટોસિન (5caC) ઉત્પન્ન કરવા માટે 5hmC હાઇડ્રોક્સિલેટ કરે છે. થાઇમીન-ડી. એન. એ. ગ્લાયકોસિલેઝ (ટી. ડી. જી.) મધ્યવર્તી પાયા 5એફ. સી. અને 5સીએ. સી. ને ઓળખે છે અને ગ્લાયકોસિડિક બોન્ડને દૂર કરે છે જેના પરિણામે એપિરિમિડિનિક સાઇટ (એપી સાઇટ) બને છે. આ પછી બેઝ એક્ઝિશન રિપેર (તબક્કો 3) થાય છે. વૈકલ્પિક ઓક્સિડેટીવ ડીઅમિનેશન માર્ગમાં, 5-એચ. એમ. સી. ને 5-હાઇડ્રોક્સિમેથિલ્યુરાસિલ (5 એચ. એમ. યુ.) બનાવવા માટે એ. પી. ઓ. બી. ઈ. સી. (એ. આઈ. ડી./એ. પી. ઓ. બી. ઈ. સી.) ડીઅમિનેઝ દ્વારા ઓક્સિડેટીવ રીતે ડીઅમિનેટેડ કરી શકાય છે. ઉપરાંત, 5mC ને થાઇમીન (Thy) માં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. 5 એચ. એમ. યુ. ને ટી. ડી. જી., એમ. બી. ડી. 4, એન. ઈ. આઈ. એલ. 1 અથવા એસ. એમ. યુ. જી. 1 દ્વારા વિભાજિત કરી શકાય છે. એપી સાઇટ્સ અને ટીઃજી વિસંગતતાઓને પછી બેઝ એક્ઝિશન રિપેર (બીઇઆર) ઉત્સેચકો દ્વારા સાયટોસિન (સાયટ) ઉત્પન્ન કરવા માટે સુધારવામાં આવે છે. ડાયઓક્સિજનેઝના TET પરિવારનો ઉપયોગ સૌથી વધુ વારંવાર થતી ડિમિથાઇલેશન પ્રતિક્રિયાઓમાં થાય છે. TET કુટુંબ TET ડાયોક્સિજનેઝ આઇસોફોર્મ્સમાં TET1ના ઓછામાં ઓછા બે આઇસોફોર્મ્સ, TET2માંથી એક અને TET3ના ત્રણ આઇસોફોર્મ્સનો સમાવેશ થાય છે. સંપૂર્ણ લંબાઈના કેનોનિકલ TET1 આઇસોફોર્મ પ્રારંભિક ગર્ભ, ગર્ભ સ્ટેમ કોશિકાઓ અને આદિકાળનાં જંતુ કોશિકાઓ (PGCs) સુધી વર્ચ્યુઅલ રીતે પ્રતિબંધિત દેખાય છે. મોટાભાગના શારીરિક પેશીઓમાં પ્રભાવશાળી TET1 આઇસોફોર્મ, ઓછામાં ઓછું ઉંદરમાં, વૈકલ્પિક પ્રમોટરના ઉપયોગથી ઉદભવે છે જે ટૂંકા લખાણ અને TET1s તરીકે નિયુક્ત કાપેલા પ્રોટીનને જન્મ આપે છે. TET3 ના આઇસોફોર્મ્સ એ સંપૂર્ણ લંબાઈનું સ્વરૂપ TET3FL છે, એક ટૂંકું સ્વરૂપ સ્પ્લાઇસ વેરિઅન્ટ TET3s છે, અને એક સ્વરૂપ છે જે TET3o તરીકે ઓળખાતા અંડકોશિકાઓ અને ચેતાકોષોમાં જોવા મળે છે. TET3o વૈકલ્પિક પ્રમોટર ઉપયોગ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે અને તેમાં 11 એમિનો એસિડ માટે વધારાના પ્રથમ એન-ટર્મિનલ એક્સોન કોડિંગનો સમાવેશ થાય છે. TET3o માત્ર અંડકોશિકાઓ અને ચેતાકોષોમાં જોવા મળે છે અને તે ગર્ભ સ્ટેમ કોશિકાઓમાં અથવા પરીક્ષણ કરાયેલ અન્ય કોઈ કોષ પ્રકાર અથવા પુખ્ત માઉસ પેશીઓમાં વ્યક્ત થતું નથી. જ્યારે TET1 અભિવ્યક્તિ ભાગ્યે જ oocytes અને ઝાયગોટ્સમાં શોધી શકાય છે, અને TET2 માત્ર સાધારણ રીતે વ્યક્ત થાય છે, TET3 પ્રકાર TET3o oocytes અને ઝાયગોટ્સમાં અભિવ્યક્તિનું અત્યંત ઉચ્ચ સ્તર દર્શાવે છે, પરંતુ 2-સેલ તબક્કે લગભગ ગેરહાજર છે. શક્ય છે કે TET3o, એક કોષના તબક્કે ચેતાકોષો, અંડકોશિકાઓ અને ઝાયગોટ્સમાં ઉચ્ચ હોય, તે મુખ્ય TET ઉત્સેચક છે જેનો ઉપયોગ જ્યારે આ કોષોમાં ખૂબ મોટા પાયે ઝડપી ડિમાઇથાઇલેશન થાય છે ત્યારે થાય છે. ડિમાઇથાઇલેશનનો તબક્કો 1-ડીએનએમાં TETની ભરતી TET ઉત્સેચકો ખાસ કરીને 5-મિથાઈલસાયટોસિન સાથે જોડાતા નથી સિવાય કે જ્યારે તેની ભરતી કરવામાં આવે. ભરતી અથવા લક્ષ્યાંક વિના, TET1 મુખ્યત્વે તેના CXXC ડોમેન દ્વારા ઉચ્ચ CG પ્રમોટરો અને CpG ટાપુઓ (Cgi) જીનોમ-વ્યાપી સાથે જોડાય છે જે બિન-મિથાઈલેટેડ CGI ને ઓળખી શકે છે. TET2 ડીએનએમાં 5-મિથાઈલસાયટોસિન માટે કોઈ આકર્ષણ ધરાવતું નથી. સંપૂર્ણ લંબાઈના TET3નું CXXC ડોમેન, જે ચેતાકોષોમાં વ્યક્ત થતું મુખ્ય સ્વરૂપ છે, તે CpG સાથે સૌથી વધુ મજબૂત રીતે જોડાય છે જ્યાં C ને 5-કાર્બોક્સીસાયટોસિન (5caC) માં રૂપાંતરિત કરવામાં આવ્યું હતું. જો કે, તે બિન-મિથાઈલેટેડ સી. પી. જી. સાથે પણ જોડાય છે. ટીઈટી એન્ઝાઇમને ડિમાઇથાઇલેશન શરૂ કરવા માટે તેને પહેલા ડીએનએમાં મિથાઇલેટેડ સી. પી. જી. સાઇટ પર ભરતી કરવી આવશ્યક છે. ડીએનએમાં મિથાઇલેટેડ સાયટોસિનમાં TET એન્ઝાઇમની ભરતી કરવા માટે દર્શાવવામાં આવેલા બે પ્રોટીન OGG1 (આકૃતિ જુઓ CpG સાઇટ પર DNA ડિમાઇથાઇલેશનની શરૂઆત) અને EGR1 છે. ઓ. જી. જી. 1 ઓક્સોગુઆનાઇન ગ્લાયકોસિલેઝ (ઓ. જી. જી. 1) ઓક્સિડેટીવ રીતે ક્ષતિગ્રસ્ત બેઝ 8-ઓ. એચ. ડી. જી. ના બેઝ એક્સસિશન રિપેરના પ્રથમ પગલાને ઉત્પ્રેરિત કરે છે. OGG1 0.1 સેકન્ડમાં DNAની 1,000 આધાર જોડી પર રેખીય DNA સાથે સરકીને 8-OHdG શોધે છે. OGG1 ખૂબ જ ઝડપથી 8-OHdG શોધે છે. OGG1 પ્રોટીન લગભગ 6 સેકન્ડના અડધા મહત્તમ સમય સાથે ઓક્સિડેટીવ રીતે ક્ષતિગ્રસ્ત ડીએનએ સાથે જોડાય છે. જ્યારે OGG1 8-OHdG શોધે છે ત્યારે તે તેના બંધનકર્તા ખિસ્સામાં 8-OHdG સાથે રચના અને સંકુલને બદલે છે. OGG1 તરત જ 8-OHdG ને દૂર કરવા માટે કાર્ય કરતું નથી. 8-OHdG ને અડધા મહત્તમ દૂર કરવામાં વિટ્રોમાં હેલા કોષોમાં લગભગ 30 મિનિટ લાગે છે, અથવા ઇરેડિયેટેડ ઉંદરના યકૃતમાં લગભગ 11 મિનિટ લાગે છે. પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓ દ્વારા ડીએનએ ઓક્સિડેશન પ્રાધાન્યમાં મિથાઇલેટેડ સી. પી. જી. સાઇટમાં ગુઆનાઇન પર થાય છે, કારણ કે 5-મિથાઈલસાયટોસિનને અડીને આવેલા ગુઆનાઇન પાયાના આયનીકરણની ક્ષમતામાં ઘટાડો થાય છે. TET1 8-OHdG સાથે બંધાયેલ OGG1 ને જોડે છે (તેમાં ભરતી કરવામાં આવે છે) (આકૃતિ જુઓ). આ સંભવતઃ TET1 ને નજીકના મિથાઇલેટેડ સાયટોસિનને ડિમાઇથાઇલેટ કરવાની મંજૂરી આપે છે. જ્યારે માનવ સ્તન ઉપકલા કોષો (એમસીએફ-10એ) ની સારવાર એચ2ઓ2 સાથે કરવામાં આવી હતી, ત્યારે 8-ઓએચડીજી ડીએનએમાં 3.5-fold દ્વારા વધ્યું હતું અને તેના કારણે એમસીએફ-10એ જિનોમમાં 5-મિથાઈલસાયટોસિનનું લગભગ 80 ટકા ડિમાઇથાઇલેશન થયું હતું. EGR1 જનીન પ્રારંભિક વૃદ્ધિ પ્રતિભાવ પ્રોટીન 1 (EGR1) એ તાત્કાલિક પ્રારંભિક જનીન (IEG) છે. ન્યુરોનલ પ્રવૃત્તિ દ્વારા EGR1 ઝડપથી પ્રેરિત થઈ શકે છે. આઈ. ઈ. જી. ની વ્યાખ્યાયિત લાક્ષણિકતા એ છે કે પ્રોટીન સંશ્લેષણથી સ્વતંત્ર તેમના એમ. આર. એન. એ. ના સ્તરનું ઝડપી અને ક્ષણિક નિયમન-મિનિટોમાં-થાય છે. પુખ્તાવસ્થામાં, ઇ. જી. આર. 1 સમગ્ર મગજમાં વ્યાપકપણે વ્યક્ત થાય છે, જે મધ્યસ્થ પ્રિફ્રન્ટલ કોર્ટેક્સ, સ્ટ્રેટમ, હિપ્પોકેમ્પસ અને એમિગ્ડાલા સહિત મગજના ઘણા મુખ્ય ક્ષેત્રોમાં બેઝલાઇન અભિવ્યક્તિનું સ્તર જાળવી રાખે છે. આ અભિવ્યક્તિ સમજશક્તિના નિયંત્રણ, ભાવનાત્મક પ્રતિક્રિયા, સામાજિક વર્તન અને પુરસ્કાર પ્રત્યેની સંવેદનશીલતા સાથે જોડાયેલી છે. ઇ. જી. આર. 1 5 '-જી. સી. જી. ટી. જી. જી. જી. જી. જી.-3' અને 5 '-જી. સી. જી. જી. જી. જી. જી. જી. જી.-3' રચનાઓ સાથે સ્થાનો પર ડી. એન. એ. સાથે જોડાય છે અને આ રચનાઓ મુખ્યત્વે જનીનોના પ્રોત્સાહક પ્રદેશોમાં જોવા મળે છે. ટૂંકા આઇસોફોર્મ TET1s મગજમાં વ્યક્ત થાય છે. EGR1 અને TET1s બંને પ્રોટીનના સી-ટર્મિનલ પ્રદેશો દ્વારા મધ્યસ્થી કરાયેલ એક સંકુલ બનાવે છે, જે ડીએનએ સાથે જોડાણથી સ્વતંત્ર છે. EGR1 EGR1 બંધનકર્તા સ્થળોની બાજુમાં આવેલા જીનોમિક પ્રદેશોમાં TET1 ની ભરતી કરે છે. EGR1 ની હાજરીમાં, TET1s સ્થાન-વિશિષ્ટ ડિમાઇથાઇલેશન અને EGR1 દ્વારા નિયંત્રિત ડાઉનસ્ટ્રીમ જનીનોની અભિવ્યક્તિને સક્રિય કરવામાં સક્ષમ છે. ડી. એન. એ. ડિમાઇથાઇલેશન મધ્યવર્તી 5 એચ. એમ. સી. ઉપરની આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ, "5-મિથાઈલસાયટોસિનનું ડિમાઇથાઇલેશન" શીર્ષક સાથે, સક્રિય ડિમાઇથાઇલેશનનું પ્રથમ પગલું 5-મિથાઈલસાયટોસિન (5 એમ. સી.) નું 5-હાઇડ્રોક્સિમિથાઈલસાયટોસિન (5 એચ. એમ. સી.) નું ટી. ઈ. ટી. ઓક્સિડેશન છે. કેટલાક પેશીઓમાં અને કેટલાક જીનોમ સ્થાનો પર ડિમાઇથાઇલેશન પ્રક્રિયા તે સમયે બંધ થઈ શકે છે. યુરીબ-લુઇસ એટ અલ દ્વારા સમીક્ષા કરવામાં આવી છે તેમ, સક્રિય ડીએનએ ડિમાઇથાઇલેશનમાં મધ્યવર્તી હોવા ઉપરાંત, 5 એચએમસી ઘણીવાર સ્થિર ડીએનએ ફેરફાર છે. જીનોમની અંદર, 5 એચ. એમ. સી. ટ્રાન્સક્રિપ્શનલી સક્રિય જનીનો, નિયમનકારી ઘટકો અને ક્રોમેટિન સંબંધિત સંકુલમાં સ્થિત છે. ખાસ કરીને, 5 એચ. એમ. સી. ગતિશીલ રીતે બદલાય છે અને કોષ વંશના સ્પષ્ટીકરણ દરમિયાન સક્રિય જનીન અનુલેખન સાથે હકારાત્મક રીતે સહસંબંધિત છે, અને 5 એચ. એમ. સી. નું ઉચ્ચ સ્તર ગર્ભ સ્ટેમ કોશિકાઓમાં અને કેન્દ્રીય ચેતાતંત્રમાં જોવા મળે છે. મનુષ્યોમાં, ખામીયુક્ત 5-હાઇડ્રોક્સિમેથાઇલેટિંગ પ્રવૃત્તિ લિમ્ફોપ્રોલિફરેશન, ઇમ્યુનોડેફિસિયન્સી અને ઓટોઇમ્યુનિટીના ફીનોટાઇપ સાથે સંકળાયેલી છે. સ્ટેજ 3 બેઝ એક્સસિશન રિપેર ડીએનએ ડિમાઇથાઇલેશનનો ત્રીજો તબક્કો બેઝ એક્સસિશન રિપેર દ્વારા TET એન્ઝાઇમ દ્વારા પેદા થતા ડિમાઇથાઇલેશનના મધ્યવર્તી ઉત્પાદનોને દૂર કરવાનો છે. સ્ટેજ 2 માં ઉપર સૂચવ્યા મુજબ, 5mC પછી TET દ્વારા 5hmC રચવા માટે પ્રથમ ઓક્સિડાઇઝેશન કરવામાં આવે છે, TET દ્વારા 5hmC નું વધુ ઓક્સિડેશન 5fC અને TET દ્વારા 5fC નું ઓક્સિડેશન 5caC પેદા કરે છે. 5fC અને 5caC બંનેને DNA ગ્લાયકોસિલેઝ, TDG, બેઝ એક્સિશન રિપેર એન્ઝાઇમ દ્વારા અસામાન્ય આધાર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ વિભાગમાં આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, ટી. ડી. જી. અસામાન્ય આધારને દૂર કરે છે (દા. ત. 5fC) જ્યારે ખાંડ-ફોસ્ફેટની કરોડરજ્જુને અકબંધ રાખે છે, ત્યારે એક અપુરિનિક/એપિરિમિડિનિક સાઇટ બનાવે છે, જેને સામાન્ય રીતે એપી સાઇટ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ આકૃતિમાં, 8-OHdG ડીએનએમાં બાકી છે, કારણ કે તે ત્યારે હાજર હોઈ શકે છે જ્યારે OGG1 એ TET1 ને મિથાઇલેટેડ સાયટોસિન સાથે CpG સાઇટ પર આકર્ષિત કર્યું હતું. એપી સાઇટની રચના થયા પછી, એપી એન્ડોન્યુક્લીઝ એપી સાઇટના ફોસ્ફોડીસ્ટર બેકબોનમાં એક નિક બનાવે છે જે ત્યારે રચાયું હતું જ્યારે ટીડીજી ડીએનએ ગ્લાયકોસિલેસે 5એફસી અથવા 5સીએસીને દૂર કર્યું હતું. માનવ એપી એન્ડોન્યુક્લીઝ હાઇડ્રોલાઇટિક મિકેનિઝમ દ્વારા એપી સાઇટ પર ડીએનએ 5 'ચીરી નાખે છે, જે 3'-હાઇડ્રોક્સિલ અને 5 '-ડિઓક્સિરાઇબોઝ ફોસ્ફેટ (5' ડીઆરપી) અવશેષો છોડે છે. આ પછી ટૂંકા પેચ અથવા લાંબા પેચ રિપેર થાય છે. ટૂંકા પેચ રિપેરમાં, 5 'ડી. આર. પી. લાઈઝ 5' ડી. આર. પી. અંતને કાપીને ફોસ્ફોરિલેટેડ 5 'અંત બનાવે છે. આ પછી ડીએનએ પોલિમરેઝ β (પોલ β) પૂરક સ્ટ્રાન્ડમાં પહેલાથી અસ્તિત્વમાં રહેલા ગુઆનાઇન સાથે જોડવા માટે એક જ સાયટોસિન ઉમેરવામાં આવે છે અને પછી કટ સ્ટ્રાન્ડને સીલ કરવા માટે ડીએનએ લિગેઝ. લાંબા પેચ રિપેરમાં, ડીએનએ સંશ્લેષણને પોલિમરેઝ δ અને પોલિમરેઝ ε દ્વારા મધ્યસ્થી કરવામાં આવે છે, જે ફ્લેપ બનાવવા માટે વિસ્થાપન સંશ્લેષણ કરે છે. પોલ બીટા લાંબા-પેચ વિસ્થાપન સંશ્લેષણ પણ કરી શકે છે. લોંગ-પેચ સંશ્લેષણ સામાન્ય રીતે 2-10 નવા ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ દાખલ કરે છે. પછી ફ્લેપ એન્ડોન્યુક્લીઝ ફ્લેપને દૂર કરે છે, અને ત્યારબાદ ડીએનએ લિગેઝ દ્વારા સ્ટ્રાન્ડને સીલ કરવામાં આવે છે. આ તબક્કે ડીએનએ ક્રમમાં સાયટોસિન (ડીમિથાઇલેશન) દ્વારા 5-મિથાઈલસાયટોસિનનું સંપૂર્ણ સ્થાનાંતર કરવામાં આવ્યું છે. કસરત પછી ડિમિથાઇલેશન શારીરિક કસરત શીખવા અને યાદશક્તિ પર સારી રીતે સ્થાપિત ફાયદાકારક અસરો ધરાવે છે (જુઓ શારીરિક કસરતની ન્યુરોબાયોલોજીકલ અસરો). બી. ડી. એન. એફ. એ ખાસ કરીને શીખવાની અને યાદશક્તિનું મહત્વપૂર્ણ નિયમનકાર છે. ફર્નાન્ડીઝ એટ અલ દ્વારા સમીક્ષા કરવામાં આવી છે તેમ, ઉંદરોમાં, કસરત જનીન બી. ડી. એન. એફ. ની હિપ્પોકેમ્પસ અભિવ્યક્તિને વધારે છે, જે યાદશક્તિની રચનામાં આવશ્યક ભૂમિકા ભજવે છે. બી. ડી. એન. એફ. ની ઉન્નત અભિવ્યક્તિ એક્સોન IV ખાતે તેના સી. પી. જી. ટાપુ પ્રમોટરના ડિમાઇથાઇલેશન દ્વારા થાય છે અને આ ડિમાઇથાઇલેશન બે આકૃતિઓમાં દર્શાવેલ પગલાં પર આધારિત છે. ટ્રાફિક સંબંધિત વાયુ પ્રદૂષણના સંપર્કમાં આવ્યા પછી ડિમિથાઇલેશન તંદુરસ્ત પુખ્ત વયના લોકોની પેનલમાં, કુલ ડીએનએ મિથાઇલેશન અને ટ્રાફિક સંબંધિત વાયુ પ્રદૂષણના સંપર્કમાં નકારાત્મક જોડાણ જોવા મળ્યું હતું. ડીએનએ મિથાઇલેશનનું સ્તર બ્લેક કાર્બન તેમજ બેન્ઝિનના તાજેતરના અને ક્રોનિક સંપર્ક સાથે સંકળાયેલું હતું. પેરિફેરલ સંવેદનાત્મક ચેતાકોષનું પુનઃજનન ઈજા પછી, પુખ્ત પેરિફેરલ ચેતાતંત્રમાં ચેતાકોષો ઓછી અક્ષતંતુ વૃદ્ધિ સાથે નિષ્ક્રિય સ્થિતિમાંથી મજબૂત અક્ષતંતુ પુનઃજનન તરફ જઈ શકે છે. પુખ્ત સસ્તન ચેતાકોષોમાં ડીએનએ ડિમાઇથાઇલેશન એક્ષોનલ રિજનરેશનના અવરોધોને દૂર કરે છે. માઉસ પેરિફેરલ ચેતાકોષોને પુનર્જીવિત કરવામાં આ ડિમાઇથાઇલેશન, ડીએનએમાં 5-હાઇડ્રોક્સિમિથાઇલસાઇટોસિન (5 એચએમસી) ઉત્પન્ન કરવા માટે TET3 પર આધાર રાખે છે. 5 એચ. એમ. સી. ને પુનઃજનન-સંકળાયેલ જનીનો (આર. એ. જી.) ના મોટા સમૂહમાં બદલવામાં આવ્યું હતું, જેમાં એ. ટી. એફ. 3, બી. ડી. એન. એફ. અને એસ. એમ. એ. ડી. 1 જેવા જાણીતા આર. એ. જી. નો સમાવેશ થાય છે, જે ચેતાકોષોની ચેતાક્ષ વૃદ્ધિ ક્ષમતાને નિયંત્રિત કરે છે. સંદર્ભ મોલેક્યુલર બાયોલોજી