DNA demethylation
स्तनधारियों में आणविक जीव विज्ञान के लिए, डी. एन. ए. डिमाइथाइलेशन साइटोसिन (सी) द्वारा डी. एन. ए. अनुक्रम में 5-मिथाइलसाइटोसिन (5 एम. सी.) के प्रतिस्थापन का कारण बनता है (5 एम. सी. और सी. का आंकड़ा देखें)। डी. एन. ए. डिमाइथाइलेशन डी. एन. ए. अनुक्रम में 5 एम. सी. की साइट पर एक सक्रिय प्रक्रिया द्वारा या कोशिकाओं की प्रतिकृति में, डी. एन. ए. में मिथाइल समूहों को जोड़ने से रोककर हो सकता है ताकि प्रतिकृति डी. एन. ए. में बड़े पैमाने पर डी. एन. ए. अनुक्रम में साइटोसिन हो (5 एम. सी. को पतला किया जाएगा)। मिथाइलेटेड साइटोसिन अक्सर रैखिक डी. एन. ए. अनुक्रम में मौजूद होता है जहाँ एक साइटोसिन के बाद 5 '→ 3' दिशा (एक सी. पी. जी. साइट) में एक गुआनिन होता है। स्तनधारियों में, डी. एन. ए. मिथाइलट्रांसफेरेस (जो डी. एन. ए. आधारों में मिथाइल समूहों को जोड़ते हैं) सी. पी. जी. स्थलों पर साइटोसिन के लिए एक मजबूत अनुक्रम वरीयता प्रदर्शित करते हैं। मानव जीनोम में 20 मिलियन से अधिक सी. पी. जी. डिन्यूक्लियोटाइड्स प्रतीत होते हैं (जीनोमिक वितरण देखें)। स्तनधारियों में, औसतन 70 से 80 प्रतिशत सी. पी. जी. साइटोसिन मिथाइलेटेड होते हैं, हालांकि मिथाइलेशन का स्तर विभिन्न ऊतकों के साथ भिन्न होता है। मिथाइलेटेड साइटोसिन अक्सर जीन के प्रवर्तक क्षेत्रों के भीतर समूहों या सी. पी. जी. द्वीपों में होते हैं, जहां इस तरह का मिथाइलेशन जीन अभिव्यक्ति को कम या शांत कर सकता है (जीन अभिव्यक्ति देखें)। जीन शरीर में मिथाइलेटेड साइटोसिन, हालांकि, अभिव्यक्ति के साथ सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध हैं। लगभग 100% डीएनए डिमाइथाइलेशन रिप्रोग्रामिंग के दौरान निष्क्रिय डाइल्यूशन और सक्रिय एंजाइमेटिक हटाने के संयोजन से होता है जो प्रारंभिक भ्रूणजनन और गैमेटोजेनेसिस में होता है। एक और बड़ा डिमाइथाइलेशन, सभी जीनों का लगभग 3 प्रतिशत, एक मजबूत स्मृति के निर्माण के दौरान न्यूरॉन्स में सक्रिय डिमाइथाइलेशन द्वारा हो सकता है। शल्य चिकित्सा के बाद, प्रतिरक्षा प्रणाली के जीन के लिए एनोटेटेड साइटों पर परिधीय रक्त मोनोन्यूक्लियर कोशिकाओं में डिमाइथाइलेशन पाए जाते हैं। कैंसर के निर्माण के दौरान भी डिमाइथाइलेशन होते हैं। ट्यूमर जीनोम के वैश्विक डी. एन. ए. हाइपोमेथाइलेशन के दौरान, मिथाइलेटेड साइटोसिन (5 एम. सी.) की संख्या में मामूली से मध्यम कमी होती है जो 5 एम. सी. आधारों के औसत पर लगभग 5 प्रतिशत से 20 प्रतिशत की हानि के बराबर होती है। भ्रूण विकास प्रारंभिक भ्रूण विकास चूहे के शुक्राणु जीनोम को डी. एन. ए. में इसके सी. पी. जी. स्थलों पर 80-90% मिथाइलेटेड किया जाता है, जो लगभग 2 करोड़ मिथाइलेटेड स्थलों की मात्रा है। निषेचन के बाद, डीएनए प्रतिकृति (चित्र में नीली रेखा) से पहले, एक सक्रिय प्रक्रिया द्वारा छह घंटे में पैतृक गुणसूत्र लगभग पूरी तरह से डिमाइथाइलेटेड हो जाता है। मातृ जीनोम का डिमाइथाइलेशन एक अलग प्रक्रिया द्वारा होता है। परिपक्व अंडकोशिका में, डी. एन. ए. में इसके लगभग 40 प्रतिशत सी. पी. जी. स्थल मिथाइलेटेड होते हैं। जबकि स्तनधारियों की शारीरिक कोशिकाओं में तीन मुख्य डी. एन. ए. मिथाइलट्रांसफेरेस होते हैं (जो सी. पी. जी. स्थलों पर साइटोसिन में मिथाइल समूहों को जोड़ते हैं), डी. एन. एम. टी. 1, डी. एन. एम. टी. 3ए, और डी. एन. एम. टी. 3बी, पूर्व-प्रत्यारोपण भ्रूण में ब्लास्टोसिस्ट चरण तक (चित्र देखें), केवल मिथाइलट्रांसफेरेस मौजूद डी. एन. एम. टी. 1 नामित डी. एन. एम. टी. 1ओ का एक समरूप है। डी. एन. एम. टी. 1ओ. में एक वैकल्पिक अंडकोशिका-विशिष्ट प्रवर्तक और प्रथम एक्सॉन (एक्सॉन 1ओ) है जो शारीरिक और शुक्राणु कोशिका प्रवर्तकों के 5 'में स्थित है। जैसा कि हॉवेल एट अल द्वारा समीक्षा की गई है, डी. एन. एम. टी. 1ओ. को परिपक्व अंडकोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में और 2-कोशिका और 4-कोशिका भ्रूण में अलग किया जाता है, लेकिन 8-कोशिका चरण में केवल नाभिक में मौजूद होता है। 16 कोशिका अवस्था (मोरुला) में डी. एन. एम. टी. 1ओ फिर से केवल कोशिका द्रव्य में पाया जाता है। ऐसा प्रतीत होता है कि मातृ गुणसूत्रों का डिमाइथाइलेशन काफी हद तक 8 कोशिका चरण को छोड़कर नाभिक में प्रवेश करने से मिथाइलेटिंग एंजाइम डी. एन. एम. टी. 1. ओ. के अवरोध से होता है। मातृ-मूल डीएनए इस प्रकार प्रतिकृति (चित्र में लाल रेखा) के दौरान मिथाइलेटेड मातृ डीएनए के कमजोर होने से निष्क्रिय डिमाइथाइलेशन से गुजरता है। मोरुला (16 कोशिका चरण में) में केवल थोड़ी मात्रा में डी. एन. ए. मिथाइलेशन (चित्र में काली रेखा) होता है। डी. एन. एम. टी. 3. बी. ब्लास्टोसिस्ट में व्यक्त होने लगता है। ब्लास्टोसिस्ट में निषेचन के साढ़े तीन दिन बाद मिथाइलेशन बढ़ना शुरू हो जाता है, और फिर एपिब्लास्ट में 4.5 से 5.5 दिनों में मिथाइलेशन की एक बड़ी लहर आती है, जो 12 प्रतिशत से 62 प्रतिशत मिथाइलेशन तक जाती है, और गर्भाशय में प्रत्यारोपण के बाद अधिकतम स्तर तक पहुंच जाती है। निषेचन के सातवें दिन तक, प्रत्यारोपित भ्रूण में नवगठित आदिम रोगाणु कोशिकाएं (पी. जी. सी.) शेष शारीरिक कोशिकाओं से अलग हो जाती हैं। इस बिंदु पर पी. जी. सी. में सोमेटिक कोशिकाओं के समान मिथाइलेशन का स्तर होता है। प्रत्यारोपित भ्रूण में नवगठित आदिम रोगाणु कोशिकाएं (पी. जी. सी.) शारीरिक कोशिकाओं से विकसित होती हैं। इस बिंदु पर पी. जी. सी. में उच्च स्तर का मिथाइलेशन होता है। ये कोशिकाएँ एपिब्लास्ट से गोनाडल रिज की ओर पलायन करती हैं। जैसा कि मेसर्सचमिड्ट एट अल द्वारा समीक्षा की गई है, अधिकांश पी. जी. सी. को कोशिका चक्र के जी2 चरण में गिरफ्तार किया जाता है, जबकि वे भ्रूण के 7.5 से 8.5 दिनों के दौरान पश्च-आंत की ओर पलायन करते हैं। फिर पी. जी. सी. का डिमाइथाइलेशन दो तरंगों में होता है। 9. 5 दिन में आदिम रोगाणु कोशिकाएं भ्रूण दिवस 9.9 पर लगभग 200 पी. जी. सी. से लेकर 12.5 दिन में लगभग 10,000 पी. जी. सी. तक तेजी से प्रजनन करना शुरू कर देती हैं। 9. 5 से 12.5 दिनों के दौरान डी. एन. एम. टी. 3ए और डी. एन. एम. टी. 3बी को दबाया जाता है और डी. एन. एम. टी. 1 नाभिक में उच्च स्तर पर मौजूद होता है। लेकिन डी. एन. एम. टी. 1 9 से 12 दिनों के दौरान साइटोसिन को मिथाइलेट करने में असमर्थ है क्योंकि यू. एच. आर. एफ. 1 जीन (जिसे एन. पी. 95 के रूप में भी जाना जाता है) को दबा दिया जाता है और यू. एच. आर. एफ. 1 एक आवश्यक प्रोटीन है जो डी. एन. एम. टी. 1 को प्रतिकृति केंद्र में भर्ती करने के लिए आवश्यक है जहां रखरखाव डी. एन. ए. मिथाइलेशन होता है। यह डिमाइथाइलेशन का एक निष्क्रिय, मंदन रूप है। इसके अलावा, भ्रूण दिवस 9.5 से 13.5 तक डिमाइथाइलेशन का एक सक्रिय रूप होता है। जैसा कि "सक्रिय पुनःप्रोग्रामिंग के आणविक चरणों" में नीचे संकेत दिया गया है, सक्रिय डिमाइथाइलेशन के लिए दो एंजाइम केंद्रीय हैं। ये दस-ग्यारह स्थानांतरण मिथाइलसाइटोसिन डाइऑक्सीजिनेज (टी. ई. टी.) और थाइमिन-डी. एन. ए. ग्लाइकोसाइलेज (टी. डी. जी.) हैं। एक विशेष टी. ई. टी. एंजाइम, टी. ई. टी. 1, और टी. डी. जी. भ्रूण दिवस 9 से 13.5 तक उच्च स्तर पर मौजूद होते हैं, और गैमेटोजेनेसिस के दौरान सक्रिय डिमाइथाइलेशन में कार्यरत होते हैं। पी. जी. सी. जीनोम भ्रूण दिवस 13.5 पर चूहे के पूरे जीवन चक्र में किसी भी कोशिका के डी. एन. ए. मिथाइलेशन के सबसे निचले स्तर को प्रदर्शित करते हैं। सीखना और स्मृति सीखना और स्मृति में स्थायित्व के स्तर होते हैं, जो अन्य मानसिक प्रक्रियाओं जैसे विचार, भाषा और चेतना से अलग होते हैं, जो प्रकृति में अस्थायी होते हैं। सीखना और स्मृति या तो धीरे-धीरे (गुणन तालिका) या तेजी से (गर्म चूल्हे को छूते हुए) जमा की जा सकती है, लेकिन एक बार प्राप्त करने के बाद, लंबे समय तक सचेत उपयोग में याद किया जा सकता है। प्रासंगिक भय अनुकूलन के एक उदाहरण के अधीन चूहे एक विशेष रूप से मजबूत दीर्घकालिक स्मृति बनाते हैं। प्रशिक्षण के 24 घंटे बाद, चूहे हिप्पोकैम्पस न्यूरॉन्स के जीनोम में 9.17% जीन अलग-अलग मिथाइलेटेड पाए गए। इसमें प्रशिक्षण के 24 घंटे बाद 2,000 से अधिक भिन्न रूप से मिथाइलेटेड जीन शामिल थे, जिसमें 500 से अधिक जीनों को डिमाइथाइलेटेड किया गया था। चूहे हिप्पोकैम्पस में भी प्रासंगिक भय अनुकूलन वाले चूहों में इसी तरह के परिणाम प्राप्त किए गए थे। मस्तिष्क का हिप्पोकैम्पस क्षेत्र वह जगह है जहाँ प्रासंगिक भय की यादों को पहले संग्रहीत किया जाता है (मस्तिष्क की आकृति देखें, यह खंड), लेकिन यह भंडारण क्षणिक है और हिप्पोकैम्पस में नहीं रहता है। चूहों में प्रासंगिक भय अनुकूलन को समाप्त कर दिया जाता है जब हिप्पोकैम्पस को अनुकूलन के ठीक एक दिन बाद हिप्पोकैम्पैक्टॉमी के अधीन किया जाता है, लेकिन जब हिप्पोकैम्पैक्टॉमी में चार सप्ताह की देरी होती है तो चूहों में काफी मात्रा में प्रासंगिक भय बना रहता है। चूहों में, कंडीशनिंग के बाद 4 सप्ताह में जांच की गई, हिप्पोकैम्पस मिथाइलेशन और डिमाइथाइलेशन को उलट दिया गया (हिप्पोकैम्पस को यादों को बनाने के लिए आवश्यक है लेकिन यादों को वहां संग्रहीत नहीं किया जाता है) जबकि स्मृति रखरखाव के दौरान कॉर्टिकल न्यूरॉन्स में पर्याप्त अंतर सीपीजी मिथाइलेशन और डिमाइथाइलेशन हुआ। प्रासंगिक भय अनुकूलन के चार सप्ताह बाद चूहों के पूर्वकाल सिंगुलेट प्रांतस्था में 1,223 भिन्न रूप से मिथाइलेटेड जीन थे। इस प्रकार, जबकि स्मृति बनने के तुरंत बाद हिप्पोकैम्पस में कई मिथाइलेशन थे, इन सभी हिप्पोकैम्पस मिथाइलेशन को चार सप्ताह बाद ही डिमाइथाइलेट कर दिया गया था। कैंसर में डिमाइथाइलेशन मानव जीनोम में लगभग 28 मिलियन सी. पी. जी. स्थल होते हैं, और लगभग 60 प्रतिशत सी. पी. जी. स्थल साइटोसिन की 5 स्थिति पर मिथाइलेटेड होते हैं। कैंसर के निर्माण के दौरान लगभग 5 से 20 प्रतिशत के मिथाइलेटेड साइटोसिन की संख्या में औसत कमी होती है, या सी. पी. जी. स्थलों के लगभग 8,40,00 से 34 लाख डिमाइथाइलेशन होते हैं। डी. एन. एम. टी. 1. डी. एन. ए. प्रतिकृति के दौरान हेमी-मिथाइलेटेड डी. एन. ए. पर सी. पी. जी. को मिथाइलेट करता है। इस प्रकार, जब एक डी. एन. ए. स्ट्रैंड में एक मिथाइलेटेड सी. पी. जी. होता है, और अर्ध-रूढ़िवादी प्रतिकृति के दौरान नए प्रतिकृति स्ट्रैंड में पूरक सी. पी. जी. पर एक मिथाइल समूह का अभाव होता है, तो डी. एन. एम. टी. 1 को आम तौर पर हेमीमेथाइलेटेड साइट पर भर्ती किया जाता है और नए संश्लेषित सी. पी. जी. में साइटोसिन में एक मिथाइल समूह जोड़ा जाता है। हालांकि, डी. एन. ए. प्रतिकृति के दौरान हेमीमीथाइलेटेड सी. पी. जी. स्थलों पर डी. एन. एम. टी. 1 की भर्ती यू. एच. आर. एफ. 1 प्रोटीन पर निर्भर करती है। यदि यू. एच. आर. एफ. 1 एक हेमीमीथाइलेटेड सी. पी. जी. साइट से नहीं जुड़ता है, तो डी. एन. एम. टी. 1 को भर्ती नहीं किया जाता है और नए संश्लेषित सी. पी. जी. साइट को मिथाइलेट नहीं किया जा सकता है। आर्जिनिन मिथाइलट्रांसफेरेज पी. आर. एम. टी. 6 हिस्टोन 3 (एच. 3. आर. 2. मी. 2. ए.) की स्थिति 2 पर आर्जिनिन को मिथाइलेट करके डी. एन. ए. मिथाइलेशन को नियंत्रित करता है। (प्रोटीन methylation#Arginine देखें।) H3R2me2a की उपस्थिति में UHRF1 एक हेमीमीथाइलेटेड CpG साइट से नहीं जुड़ सकता है, और फिर DNMT1 को साइट पर भर्ती नहीं किया जाता है, और साइट हेमीमीथाइलेटेड रहती है। प्रतिकृति के आगे के दौर में मिथाइलेटेड सी. पी. जी. को निष्क्रिय रूप से पतला कर दिया जाता है। पी. आर. एम. टी. 6 अक्सर कई प्रकार की कैंसर कोशिकाओं में अत्यधिक अभिव्यक्त होता है। पी. आर. एम. टी. 6 की अत्यधिक अभिव्यक्ति कैंसर में डी. एन. ए. डिमाइथाइलेशन का एक स्रोत हो सकती है। सक्रिय रिप्रोग्रामिंग के आणविक चरण डी. एन. ए. मिथाइलम को सक्रिय रूप से, एंजाइमेटिक रूप से रिप्रोग्रामिंग के लिए तीन आणविक चरणों की आवश्यकता होती है। चरण 1: भर्ती। पुनःप्रोग्रामिंग के लिए आवश्यक एंजाइमों को जीनोम साइटों पर भर्ती किया जाता है जिनके लिए डिमाइथाइलेशन या मिथाइलेशन की आवश्यकता होती है। चरण 2: कार्यान्वयन। प्रारंभिक एंजाइमी प्रतिक्रियाएँ होती हैं। मिथाइलेशन के मामले में, यह एक छोटा कदम है जिसके परिणामस्वरूप साइटोसिन का 5-मिथाइलसाइटोसिन में मिथाइलेशन होता है। चरण 3: आधार छेदन डीएनए मरम्मत। डिमाइथाइलेशन के मध्यवर्ती उत्पादों को आधार छेदन डीएनए मरम्मत मार्ग के विशिष्ट एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है जो अंत में डीएनए अनुक्रम में सिस्टोसिन को बहाल करते हैं। 5-हाइड्रॉक्सीमिथाइलसाइटोसिन (5 एच. एम. सी.) उत्पन्न करने के लिए 5-मिथाइलसाइटोसिन के सक्रिय डिमाइथाइलेशन डिमाइथाइलेशन के चरण 2 में अक्सर शुरू में 10-इलेवन ट्रांसलोकेशन मिथाइलसाइटोसिन डाइऑक्सीजिनेस (टी. ई. टी. एंजाइम) द्वारा 5 एम. सी. (इस खंड में चित्र देखें) का ऑक्सीकरण शामिल होता है। इस प्रारंभिक डिमाइथाइलेशन के आणविक चरणों को टीईटी एंजाइमों में विस्तार से दिखाया गया है। क्रमिक चरणों में (चित्र देखें) टी. ई. टी. एंजाइम 5-फॉर्मिलसाइटोसिन (5 एफ. सी.) और 5-कार्बोक्सिलसाइटोसिन (5 सी. सी.) उत्पन्न करने के लिए 5 एच. एम. सी. हाइड्रॉक्सिलेट करते हैं। थायमिन-डी. एन. ए. ग्लाइकोसिलेस (टी. डी. जी.) मध्यवर्ती क्षार 5 एफ. सी. और 5 सी. ए. सी. को पहचानता है और ग्लाइकोसिडिक बंधन को हटा देता है जिसके परिणामस्वरूप एक एपिरिमिडिनिक साइट (ए. पी. साइट) बनती है। इसके बाद आधार छेदन मरम्मत (चरण 3) की जाती है। एक वैकल्पिक ऑक्सीडेटिव डीअमिनेशन मार्ग में, 5-एच. एम. सी. को 5-हाइड्रॉक्सीमिथाइलुरासिल (5 एच. एम. यू.) बनाने के लिए ए. पी. ओ. बी. ई. सी. (ए. आई. डी./ए. पी. ओ. बी. ई. सी.) डीअमिनेसेस द्वारा ऑक्सीडेटिव रूप से डीअमिनेटेड किया जा सकता है। इसके अलावा, 5mC को थाइमिन (Thy) में परिवर्तित किया जा सकता है। 5एचएमयू को टीडीजी, एमबीडी4, एन. ई. आई. एल. 1 या एस. एम. यू. जी. 1 द्वारा विभाजित किया जा सकता है। एपी साइट और टीःजी बेमेल को फिर साइटोसिन (साइट) उत्पन्न करने के लिए बेस एक्ससिशन रिपेयर (बीईआर) एंजाइमों द्वारा ठीक किया जाता है। डाइऑक्सीजेनेस के टी. ई. टी. परिवार को सबसे अधिक बार होने वाली प्रकार की डिमाइथाइलेशन प्रतिक्रियाओं में नियोजित किया जाता है। टी. ई. टी. परिवार टी. ई. टी. डाइऑक्सीजिनेज समरूपों में टी. ई. टी. 1 के कम से कम दो समरूप, टी. ई. टी. 2 में से एक और टी. ई. टी. 3 के तीन समरूप शामिल हैं। पूर्ण लंबाई का कैनोनिकल टी. ई. टी. 1 आइसोफॉर्म लगभग प्रारंभिक भ्रूण, भ्रूण स्टेम कोशिकाओं और आदिम रोगाणु कोशिकाओं (पी. जी. सी.) तक ही सीमित दिखाई देता है। अधिकांश शारीरिक ऊतकों में प्रमुख टी. ई. टी. 1 आइसोफॉर्म, कम से कम चूहे में, वैकल्पिक प्रवर्तक उपयोग से उत्पन्न होता है जो एक छोटी प्रतिलिपि और एक कटे हुए प्रोटीन नामित टी. ई. टी. 1 को जन्म देता है। टी. ई. टी. 3 के समरूप पूर्ण लंबाई के रूप टी. ई. टी. 3. एफ. एल. हैं, एक संक्षिप्त रूप स्प्लाइस संस्करण टी. ई. टी. 3, और एक रूप जो टी. ई. टी. 3. ओ. नामित अंडकोशिकाओं और न्यूरॉन्स में होता है। टीईटी3ओ वैकल्पिक प्रवर्तक उपयोग द्वारा बनाया गया है और इसमें 11 एमिनो एसिड के लिए एक अतिरिक्त पहला एन-टर्मिनल एक्सॉन कोडिंग शामिल है। टीईटी3ओ केवल अंडकोशिकाओं और न्यूरॉन्स में होता है और भ्रूण स्टेम कोशिकाओं या किसी अन्य प्रकार की कोशिका या वयस्क चूहे के ऊतकों में व्यक्त नहीं किया जाता है। जबकि टी. ई. टी. 1 अभिव्यक्ति को अंडकोशिकाओं और युग्मग्रंथि में मुश्किल से पता लगाया जा सकता है, और टी. ई. टी. 2 केवल मध्यम रूप से व्यक्त किया जाता है, टी. ई. टी. 3 संस्करण टी. ई. टी. 3ओ अंडकोशिकाओं और युग्मग्रंथि में अभिव्यक्ति के अत्यधिक उच्च स्तर को दर्शाता है, लेकिन 2-कोशिका चरण में लगभग अनुपस्थित है। यह संभव है कि टीईटी3ओ, एक कोशिका चरण में न्यूरॉन्स, अंडकोशिकाओं और युग्मनज कोशिकाओं में उच्च, प्रमुख टीईटी एंजाइम है जिसका उपयोग तब किया जाता है जब इन कोशिकाओं में बहुत बड़े पैमाने पर तेजी से डिमाइथाइलेशन होते हैं। डिमाइथाइलेशन का चरण 1-डी. एन. ए. में टी. ई. टी. की भर्ती टी. ई. टी. एंजाइम विशेष रूप से 5-मिथाइलसाइटोसिन से नहीं जुड़ते हैं सिवाय भर्ती के। भर्ती या लक्ष्यीकरण के बिना, टी. ई. टी. 1 मुख्य रूप से अपने सी. एक्स. एक्स. सी. डोमेन द्वारा उच्च सी. जी. प्रवर्तकों और सी. पी. जी. द्वीपों (सी. जी. आई.) के जीनोम-वाइड से जुड़ा हुआ है जो गैर-मिथाइलित सी. जी. आई. को पहचान सकता है। टी. ई. टी. 2 का डी. एन. ए. में 5-मिथाइलसाइटोसिन के लिए कोई संबंध नहीं है। पूर्ण लंबाई वाले टी. ई. टी. 3 का सी. एक्स. एक्स. सी. क्षेत्र, जो न्यूरॉन्स में व्यक्त प्रमुख रूप है, सी. पी. जी. से सबसे अधिक मजबूती से जुड़ता है जहां सी को 5-कार्बोक्सीसाइटोसिन (5सीएसी) में परिवर्तित किया गया था। हालाँकि, यह गैर-मिथाईलेटेड सी. पी. जी. से भी जुड़ता है। एक टी. ई. टी. एंजाइम के लिए डिमाइथाइलेशन शुरू करने के लिए इसे पहले डी. एन. ए. में एक मिथाइलेटेड सी. पी. जी. साइट पर भर्ती किया जाना चाहिए। डी. एन. ए. में एक मिथाइलेटेड साइटोसिन में एक टी. ई. टी. एंजाइम की भर्ती करने के लिए दिखाए गए दो प्रोटीन ओ. जी. जी. 1 (एक सी. पी. जी. स्थल पर डी. एन. ए. डिमाइथाइलेशन की शुरुआत का चित्र देखें) और ई. जी. आर. 1 हैं। ओ. जी. जी. 1. ऑक्सोगुआनिन ग्लाइकोसिलेस (ओ. जी. जी. 1) ऑक्सीडेटिव रूप से क्षतिग्रस्त आधार 8-ओ. एच. डी. जी. की क्षरण मरम्मत के पहले चरण को उत्प्रेरित करता है। ओ. जी. जी. 1.1 सेकंड में डी. एन. ए. के 1,000 आधार जोड़े पर रैखिक डी. एन. ए. के साथ फिसलकर 8-ओ. एच. डी. जी. का पता लगाता है। ओ. जी. जी. 1 बहुत तेजी से 8-ओ. एच. डी. जी. पाता है। ओ. जी. जी. 1 प्रोटीन लगभग 6 सेकंड के आधे अधिकतम समय के साथ ऑक्सीडेटिव रूप से क्षतिग्रस्त डी. एन. ए. से जुड़ते हैं। जब ओ. जी. जी. 1 को 8-ओ. एच. डी. जी. मिलता है तो यह अपनी बाध्यकारी जेब में 8-ओ. एच. डी. जी. के साथ संरचना और परिसरों को बदल देता है। ओ. जी. जी. 1 8-ओ. एच. डी. जी. को हटाने के लिए तुरंत कार्य नहीं करता है। 8-ओ. एच. डी. जी. के आधे अधिकतम निष्कासन में विट्रो में हेला कोशिकाओं में लगभग 30 मिनट या विकिरणित चूहों के यकृत में लगभग 11 मिनट लगते हैं। प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों द्वारा डी. एन. ए. ऑक्सीकरण अधिमानतः एक मिथाइलेटेड सी. पी. जी. स्थल में एक ग्वानीन पर होता है, क्योंकि 5-मिथाइलसाइटोसिन से सटे ग्वानीन क्षारों की आयनीकरण क्षमता कम हो जाती है। टी. ई. टी. 1 8-ओ. एच. डी. जी. से बंधे ओ. जी. जी. 1 को बांधता है (भर्ती किया जाता है) (चित्र देखें)। यह संभवतः टी. ई. टी. 1 को एक निकटवर्ती मिथाइलेटेड साइटोसिन को डिमाइथाइलेट करने की अनुमति देता है। जब मानव स्तन उपकला कोशिकाओं (एम. सी. एफ.-10ए) का एच2ओ2 के साथ उपचार किया गया, तो डी. एन. ए. में 8-ओ. एच. डी. जी. में 3.5-fold की वृद्धि हुई और इससे एम. सी. एफ.-10ए जीनोम में 5-मिथाइलसाइटोसिन का लगभग 80 प्रतिशत डिमाइथाइलेशन हुआ। ई. जी. आर. 1 जीन प्रारंभिक विकास प्रतिक्रिया प्रोटीन 1 (ई. जी. आर. 1) एक तत्काल प्रारंभिक जीन (आई. ई. जी.) है। ई. जी. आर. 1 को न्यूरोनल गतिविधि द्वारा तेजी से प्रेरित किया जा सकता है। आई. ई. जी. की परिभाषित विशेषता प्रोटीन संश्लेषण से स्वतंत्र उनके एम. आर. एन. ए. स्तरों का मिनटों के भीतर तेजी से और क्षणिक अप-रेगुलेशन है। वयस्कता में, ई. जी. आर. 1 पूरे मस्तिष्क में व्यापक रूप से व्यक्त किया जाता है, जो मध्य प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स, स्ट्रैटम, हिप्पोकैम्पस और एमिग्डाला सहित मस्तिष्क के कई प्रमुख क्षेत्रों में आधारभूत अभिव्यक्ति के स्तर को बनाए रखता है। यह अभिव्यक्ति अनुभूति के नियंत्रण, भावनात्मक प्रतिक्रिया, सामाजिक व्यवहार और पुरस्कार के प्रति संवेदनशीलता से जुड़ी हुई है। ई. जी. आर. 1 5 '-जी. सी. जी. टी. जी. जी. जी. सी. जी.-3' और 5 '-जी. सी. जी. जी. जी. जी. सी. जी. जी.-3' रूपांकनों वाले स्थलों पर डी. एन. ए. से जुड़ता है और ये रूपांकनों मुख्य रूप से जीन के प्रवर्तक क्षेत्रों में होते हैं। लघु समरूप TET1s मस्तिष्क में व्यक्त किया जाता है। ई. जी. आर. 1 और टी. ई. टी. 1 दोनों प्रोटीनों के सी-टर्मिनल क्षेत्रों द्वारा मध्यस्थता में एक जटिल संरचना बनाते हैं, जो स्वतंत्र रूप से डी. एन. ए. के साथ संबंध रखते हैं। ई. जी. आर. 1. टी. ई. टी. 1. को ई. जी. आर. 1 बाइंडिंग साइटों के आसपास के जीनोमिक क्षेत्रों में भर्ती करता है। ई. जी. आर. 1 की उपस्थिति में, टी. ई. टी. 1. लोकस-विशिष्ट डिमाइथाइलेशन और ई. जी. आर. 1 द्वारा विनियमित डाउनस्ट्रीम जीन की अभिव्यक्ति को सक्रिय करने में सक्षम है। डी. एन. ए. डिमाइथाइलेशन मध्यवर्ती 5 एच. एम. सी. जैसा कि ऊपर दिए गए चित्र में दर्शाया गया है, जिसका शीर्षक है "5-मिथाइलसाइटोसिन का डिमाइथाइलेशन", सक्रिय डिमाइथाइलेशन में पहला कदम 5-मिथाइलसाइटोसिन (5 एम. सी.) का 5-हाइड्रॉक्सीमिथाइलसाइटोसिन (5 एच. एम. सी.) में टी. ई. टी. ऑक्सीकरण है। कुछ ऊतकों में और कुछ जीनोम स्थानों पर डिमाइथाइलेशन प्रक्रिया उस बिंदु पर रुक सकती है। जैसा कि उराइब-लुईस एट अल द्वारा समीक्षा की गई है, सक्रिय डीएनए डिमाइथाइलेशन में एक मध्यवर्ती होने के अलावा, 5एचएमसी अक्सर एक स्थिर डीएनए संशोधन होता है। जीनोम के भीतर, 5 एच. एम. सी. प्रतिलेखन सक्रिय जीन, नियामक तत्वों और क्रोमैटिन से जुड़े परिसरों में स्थित होता है। विशेष रूप से, 5 एच. एम. सी. गतिशील रूप से परिवर्तित होता है और कोशिका वंश विनिर्देश के दौरान सक्रिय जीन प्रतिलेखन के साथ सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध होता है, और 5 एच. एम. सी. का उच्च स्तर भ्रूण स्टेम कोशिकाओं और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में पाया जाता है। मनुष्यों में, दोषपूर्ण 5-हाइड्रॉक्सीमीथाइलेटिंग गतिविधि लिम्फोप्रोलिफरेशन, इम्यूनोडेफिशिएंसी और ऑटोइम्युनिटी के फेनोटाइप से जुड़ी होती है। चरण 3 आधार छेदन मरम्मत डी. एन. ए. डिमाइथाइलेशन का तीसरा चरण आधार छेदन मरम्मत द्वारा टी. ई. टी. एंजाइम द्वारा उत्पन्न डिमाइथाइलेशन के मध्यवर्ती उत्पादों को हटाना है। जैसा कि चरण 2 में ऊपर बताया गया है, 5mC के बाद पहले एक TET द्वारा 5hmC बनाने के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है, TET द्वारा 5hmC के आगे ऑक्सीकरण से 5fC प्राप्त होता है और TET द्वारा 5fC के ऑक्सीकरण से 5caC प्राप्त होता है। 5 एफ. सी. और 5 सी. ए. सी. दोनों को डी. एन. ए. ग्लाइकोसिलेस, टी. डी. जी., एक बेस एक्ससिशन रिपेयर एंजाइम द्वारा एक असामान्य आधार के रूप में पहचाना जाता है। जैसा कि इस खंड में चित्र में दिखाया गया है, टीडीजी असामान्य आधार को हटा देता है (जैसे। 5fC) चीनी-फॉस्फेट रीढ़ की हड्डी को बरकरार रखते हुए, एक अपुरिनिक/एपिरिमिडिनिक साइट बनाते हुए, जिसे आमतौर पर एपी साइट के रूप में जाना जाता है। इस चित्र में, 8-ओ. एच. डी. जी. को डी. एन. ए. में छोड़ दिया गया है, क्योंकि यह तब मौजूद हो सकता है जब ओ. जी. जी. 1 ने टी. ई. टी. 1 को सी. पी. जी. स्थल पर मिथाइलेटेड साइटोसिन के साथ आकर्षित किया था। एक एपी साइट बनने के बाद, एपी एंडोन्यूक्लीज़ एपी साइट के फॉस्फोडीस्टर रीढ़ में एक निक बनाता है जो तब बना था जब टीडीजी डीएनए ग्लाइकोसिलेस ने 5एफसी या 5सीएसी को हटा दिया था। मानव एपी एंडोन्यूक्लीज़ एक हाइड्रोलाइटिक तंत्र द्वारा एपी साइट पर डी. एन. ए. 5′ को चीरता है, जिससे 3′-हाइड्रॉक्सिल और 5′-डीऑक्सीराइबोज फॉस्फेट (5 'डी. आर. पी.) अवशेष निकलते हैं। इसके बाद या तो छोटे पैच या लंबे पैच की मरम्मत की जाती है। संक्षिप्त पैच मरम्मत में, 5 'डी. आर. पी. लाइज़ 5' डी. आर. पी. छोर को एक फॉस्फोराइलेटेड 5 'छोर बनाने के लिए ट्रिम्स करता है। इसके बाद डी. एन. ए. पोलीमरेज़ β (पोल β) पूरक स्ट्रैंड में पहले से मौजूद गुआनिन के साथ जोड़ी बनाने के लिए एक एकल साइटोसिन जोड़ता है और फिर कट स्ट्रैंड को सील करने के लिए डी. एन. ए. लाइगेज जोड़ता है। लंबे पैच की मरम्मत में, डी. एन. ए. संश्लेषण को एक फ्लैप बनाने के लिए विस्थापन संश्लेषण करने वाले पोलीमरेज़ δ और पोलीमरेज़ ε द्वारा मध्यस्थ माना जाता है। पोल बीटा लॉन्ग-पैच विस्थापन संश्लेषण भी कर सकता है। लॉन्ग-पैच संश्लेषण आमतौर पर 2-10 नए न्यूक्लियोटाइड्स डालता है। फिर फ्लैप एंडोन्यूक्लीज़ फ्लैप को हटा देता है, और इसके बाद डीएनए लाइगेज स्ट्रैंड को सील करने के लिए होता है। इस बिंदु पर डी. एन. ए. अनुक्रम में साइटोसिन (डिमाइथाइलेशन) द्वारा 5-मिथाइलसाइटोसिन का पूर्ण प्रतिस्थापन किया गया है। व्यायाम के बाद डिमाइथाइलेशन शारीरिक व्यायाम का सीखने और स्मृति पर अच्छी तरह से लाभकारी प्रभाव पड़ता है (शारीरिक व्यायाम के न्यूरोबायोलॉजिकल प्रभाव देखें)। बी. डी. एन. एफ. विशेष रूप से सीखने और स्मृति का एक महत्वपूर्ण नियामक है। जैसा कि फर्नांडीस और अन्य लोगों द्वारा समीक्षा की गई है, चूहों में, व्यायाम जीन बी. डी. एन. एफ. की हिप्पोकैम्पस अभिव्यक्ति को बढ़ाता है, जिसकी स्मृति निर्माण में एक आवश्यक भूमिका होती है। बी. डी. एन. एफ. की संवर्धित अभिव्यक्ति एक्सॉन IV पर इसके सी. पी. जी. द्वीप प्रवर्तक के डिमाइथाइलेशन के माध्यम से होती है और यह डिमाइथाइलेशन दो आकृतियों में दर्शाए गए चरणों पर निर्भर करता है। यातायात संबंधी वायु प्रदूषण के संपर्क में आने के बाद डीमिथाइलेशन स्वस्थ वयस्कों के एक पैनल में, कुल डी. एन. ए. मिथाइलेशन और यातायात संबंधी वायु प्रदूषण के संपर्क में आने के बीच नकारात्मक संबंध पाए गए। डी. एन. ए. मिथाइलेशन स्तर ब्लैक कार्बन के साथ-साथ बेंजीन के हाल के और दीर्घकालिक संपर्क दोनों से जुड़े थे। परिधीय संवेदी न्यूरॉन पुनर्जनन चोट के बाद, वयस्क परिधीय तंत्रिका तंत्र में न्यूरॉन्स कम अक्षतंतु विकास के साथ एक निष्क्रिय स्थिति से मजबूत अक्षतन्तु पुनर्जनन में बदल सकते हैं। परिपक्व स्तनधारी न्यूरॉन्स में डी. एन. ए. डिमाइथाइलेशन अक्षतंतु पुनर्जनन की बाधाओं को दूर करता है। यह डिमाइथाइलेशन, पुनर्योजी माउस परिधीय न्यूरॉन्स में, डीएनए में 5-हाइड्रॉक्सीमिथाइलसाइटोसिन (5 एचएमसी) उत्पन्न करने के लिए टीईटी3 पर निर्भर करता है। 5 एच. एम. सी. को पुनर्जनन से जुड़े जीनों (आर. ए. जी.) के एक बड़े समूह में परिवर्तित किया गया था, जिसमें ए. टी. एफ. 3, बी. डी. एन. एफ. और एस. एम. ए. डी. 1 जैसे प्रसिद्ध आर. ए. जी. शामिल हैं, जो न्यूरॉन्स की अक्षतन्तु विकास क्षमता को नियंत्रित करते हैं। संदर्भ आणविक जीव विज्ञान