Ver o código fonte de «Sitio CpG»

{{Non confundir|Oligodesoxinucleótido CpG}}

[[Ficheiro:CpG vs C-G bp.svg|300px|miniatura|Un sitio CpG, é dicir, unha secuencia de nucleótidos " 5'—C—fosfato—G—3' ", indicado nunha febra de [[ADN]] (en amarelo). Na febra de ADN inversa (en azul), móstrase o sitio 5'—CpG—3' complementario. Indícase tamén (á dereita) un apareamento de bases C-G entre as dúas febras de ADN, que non hai que confundir cun sitio CpG.]]

Os '''sitios CpG''' ou '''sitios CG''' son rexións do [[ADN]] nas que un [[nucleótido]] de [[citosina]] vai seguido dun nucleótido de [[guanina]] na [[secuencia de ADN|secuencia]] linear de [[par de bases|bases]] en [[Direccionalidade (bioloxía molecular)|dirección 5' → 3']]. Os sitios CpG aparecen con altas frecuencias en rexións xenómicas chamadas '''illas CpG''' (ou '''illas CG'''). As citosinas dos dinucleótidos CpG poden ser [[metilación do ADN|metiladas]] para formar [[5-metilcitosina]]s. Os [[enzima]]s que engaden estes grupos [[metilo]] denomínanse [[ADN metiltransferase]]s. En mamíferos, do 70% ao 80% das citosinas dos sitios CpG están metiladas.<ref name="Jabbari2004">{{Cita publicación periódica |vauthors=Jabbari K, Bernardi G |title=Cytosine methylation and CpG, TpG (CpA) and TpA frequencies |journal=Gene |volume=333 |issue= |pages=143–9 |date=May 2004 |pmid=15177689 |doi=10.1016/j.gene.2004.02.043 |url=http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378111904000836}}</ref> Metilar citosinas nun [[xene]] pode cambiar a súa [[expresión xénica|expresión]] e é un mecanismo que forma parte dun amplo eido da bioloxía que estuda a [[regulación da expresión xénica|regulación]] denominado [[epixenética]].

{| class="wikitable floatright" style="margin-left: auto; margin-right: auto; border: none;"
|+
|-
! scope="col" style="background-color:#ffe75f; width: 300px;" |Sitios CpG
! scope="col" style="width: 300px;" | Sitios GpC
|-
| [[Ficheiro:APRT-CpG.svg|300px]] || [[Ficheiro:APRT-GpC.svg|300px]]
|-
| colspan="2" style="width: 300px;" | Distribución dos sitios CpG (esquerda: en vermello) e sitios GpC (dereita: en verde) no xene humano [[Adenina fosforribosiltransferase|APRT]]. Os CpG son máis abondosos na rexión [[augas arriba]] do xene, onde forman unha [[Sitio CpG#Illa CpG|illa CpG]], mentres que os GpC están distribuídos máis homoxeneamente. Os cinco [[exón]]s do xene APRT indícanse en azul, e os [[codón de inicio|codóns de inicio]] (ATG) e de [[codón de terminación|terminación]] (TGA) salientáronse en letra grosa azul.
|}

== Características dos CpG ==
=== Definición ===

''CpG''  é a abreviación de ''5'—C—fosfato—G—3' '', é dicir, nucleósidos de citosina e guanina separados só por un grupo [[fosfato]] (do [[enlace fosfodiéster]]); o fosfato liga cada dous [[nucleósido]]s contiguos no ADN (ao ter un fosfato o nucleósido denomínase [[nucleótido]]). A notación ''CpG'' utilízase para distinguir esta secuencia linear situada nunha mesma febra do ADN dun apareamento de bases ''CG'' de citosina e guanina entre secuencias de distintas febras do ADN. A notación CpG debe interpretarse, pois, como que a citosina está en posición [[Direccionalidade (bioloxía molecular)|5 prima]] (5') con respecto á guanina. Non debe confundirse ''CpG'' con ''GpC'', xa que este último significa que a guanina está seguida da citosina na dirección 5'&nbsp;→&nbsp;3' dunha secuencia nunha soa febra do ADN.

=== Infrarrepresentación no xenoma ===

Os dinucleótidos CpG aparecen con moita menos frecuencia na secuencia dos xenomas de vertebrados do que sería de esperar por pura probabilidade. Por exemplo, no [[xenoma humano]], que ten un 42% de [[contido GC]],<ref name="Lander2001">{{Cita publicación periódica|last=Lander|first=Eric S.|last2=Linton|first2=Lauren M.|last3=Birren|first3=Bruce|last4=Nusbaum|first4=Chad|last5=Zody|first5=Michael C.|last6=Baldwin|first6=Jennifer|last7=Devon|first7=Keri|last8=Dewar|first8=Ken|last9=Doyle|first9=Michael|date=15 February 2001|title=Initial sequencing and analysis of the human genome|url=https://archive.org/details/sim_nature-uk_2001-02-15_409_6822/page/860|journal=Nature|language=En|volume=409|issue=6822|pages=860–921|doi=10.1038/35057062|pmid=11237011|issn=1476-4687}}</ref> esperaríase que aparecese un par de [[nucleótido]]s consistente en citosina seguida de guanina nun 0,21 × 0,21 = 4,41%, pero a frecuencia observada de CpG nos xenomas humanos é de 0,98%, menos da cuarta parte do que se agardaba.<ref>{{Cita publicación periódica |vauthors=stevens M, Cheng J, Li D, Xi M, Hong C, Maire C, Ligon K, Hirst M, Marra M, Costello J, Wang T |title=Estimating absolute methylation levels at single-CpG resolution from methylation enrichment and restriction enzyme sequencing methods |journal=Genome Research |volume=23 |issue=9 |pages=1541–1553 |year=2013 |pmid=23804401 |doi=10.1101/gr.152231.112 |pmc=3759729}}</ref> Esta infrarrepresentación de CpG é unha consecuencia da alta [[taxa de mutación]] que presentan os sitios CpG metilados: mentres que a [[desaminación]] espontánea da citosina orixina [[uracilo]], o cal é unha base estraña (no [[ADN]]) que é rapidamente substituída por unha citosina polo mecanismo de [[reparación por escisión de bases]]; a desaminación dunha citosina metilada orixina unha [[timina]], e as bases G:T resultantes discordantes (o normal é G:C ou A:T) son a miúdo resoltas indebidamente durante a reparación como A:T. A taxa de [[transición (xenética)|transcición]] de C a T nos sitos CpG metilados é ~10 veces maior que nos sitios non metilados.<ref>{{Cita publicación periódica|vauthors=Hwang DG, [[Philip Palmer Green|Green P]]|title=Bayesian Markov chain Monte Carlo sequence analysis reveals varying neutral substitution patterns in mammalian evolution. |journal=Proc Natl Acad Sci U S A |volume=101 | issue=39 |pages=13994–4001 |year=2004 |pmid= 15292512 |doi=10.1073/pnas.0404142101 |pmc=521089}}</ref><ref>{{Cita publicación periódica|vauthors=Walsh CP, Xu GL |title=Cytosine methylation and DNA repair. |journal=Curr Top Microbiol Immunol. |volume=301 |pages=283–315 |year=2006 |pmid=16570853}}</ref><ref>{{Cita publicación periódica|vauthors=[[Norman Arnheim|Arnheim N]], Calabrese P |title=Understanding what determines the frequency and pattern of human germline mutations. |journal=Nat Rev Genet |volume=10 | issue=7 |pages=478–488 |year=2009 |pmid= 19488047 |doi=10.1038/nrg2529 |pmc=2744436}}</ref><ref>{{Cita publicación periódica|vauthors=Ségurel L, Wyman MJ, Przeworski M |title=Understanding what determines the frequency and pattern of human germline mutations. |journal=Annu Rev Genom Hum Genet |volume=15 |pages=47–70 |year=2014 |pmid= 25000986 |doi=10.1146/annurev-genom-031714-125740}}</ref>

=== Distribución xenómica ===

Os dinucleótidos CpG aparecen frecuentemente nas chamadas illas CpG (ver definición de illa CpG máis abaixo). No [[xenoma humano]] hai 28&nbsp;890 illas CpG, (que son 50&nbsp;267 se incluínos as illas CpG que aparecen en secuencias repetidas).<ref name="pmid11237011">{{Cita publicación periódica |vauthors=Lander ES, Linton LM, Birren B, Nusbaum C, Zody MC, Baldwin J, Devon K, Dewar K, Doyle M, FitzHugh W, Funke R, Gage D, Harris K, Heaford A, Howland J, Kann L, Lehoczky J, LeVine R, McEwan P, McKernan K, Meldrim J, Mesirov JP, Miranda C, Morris W, Naylor J, Raymond C, Rosetti M, Santos R, Sheridan A, Sougnez C, Stange-Thomann Y, Stojanovic N, Subramanian A, Wyman D, Rogers J, Sulston J, Ainscough R, Beck S, Bentley D, Burton J, Clee C, Carter N, Coulson A, Deadman R, Deloukas P, Dunham A, Dunham I, Durbin R, French L, Grafham D, Gregory S, Hubbard T, Humphray S, Hunt A, Jones M, Lloyd C, McMurray A, Matthews L, Mercer S, Milne S, Mullikin JC, Mungall A, Plumb R, Ross M, Shownkeen R, Sims S, Waterston RH, Wilson RK, Hillier LW, McPherson JD, Marra MA, Mardis ER, Fulton LA, Chinwalla AT, Pepin KH, Gish WR, Chissoe SL, Wendl MC, Delehaunty KD, Miner TL, Delehaunty A, Kramer JB, Cook LL, Fulton RS, Johnson DL, Minx PJ, Clifton SW, Hawkins T, Branscomb E, Predki P, Richardson P, Wenning S, Slezak T, Doggett N, Cheng JF, Olsen A, Lucas S, Elkin C, Uberbacher E, Frazier M, Gibbs RA, Muzny DM, Scherer SE, Bouck JB, Sodergren EJ, Worley KC, Rives CM, Gorrell JH, Metzker ML, Naylor SL, Kucherlapati RS, Nelson DL, Weinstock GM, Sakaki Y, Fujiyama A, Hattori M, Yada T, Toyoda A, Itoh T, Kawagoe C, Watanabe H, Totoki Y, Taylor T, Weissenbach J, Heilig R, Saurin W, Artiguenave F, Brottier P, Bruls T, Pelletier E, Robert C, Wincker P, Smith DR, Doucette-Stamm L, Rubenfield M, Weinstock K, Lee HM, Dubois J, Rosenthal A, Platzer M, Nyakatura G, Taudien S, Rump A, Yang H, Yu J, Wang J, Huang G, Gu J, Hood L, Rowen L, Madan A, Qin S, Davis RW, Federspiel NA, Abola AP, Proctor MJ, Myers RM, Schmutz J, Dickson M, Grimwood J, Cox DR, Olson MV, Kaul R, Raymond C, Shimizu N, Kawasaki K, Minoshima S, Evans GA, Athanasiou M, Schultz R, Roe BA, Chen F, Pan H, Ramser J, Lehrach H, Reinhardt R, McCombie WR, de la Bastide M, Dedhia N, Blöcker H, Hornischer K, Nordsiek G, Agarwala R, Aravind L, Bailey JA, Bateman A, Batzoglou S, Birney E, Bork P, Brown DG, Burge CB, Cerutti L, Chen HC, Church D, Clamp M, Copley RR, Doerks T, Eddy SR, Eichler EE, Furey TS, Galagan J, Gilbert JG, Harmon C, Hayashizaki Y, Haussler D, Hermjakob H, Hokamp K, Jang W, Johnson LS, Jones TA, Kasif S, Kaspryzk A, Kennedy S, Kent WJ, Kitts P, Koonin EV, Korf I, Kulp D, Lancet D, Lowe TM, McLysaght A, Mikkelsen T, Moran JV, Mulder N, Pollara VJ, Ponting CP, Schuler G, Schultz J, Slater G, Smit AF, Stupka E, Szustakowki J, Thierry-Mieg D, Thierry-Mieg J, Wagner L, Wallis J, Wheeler R, Williams A, Wolf YI, Wolfe KH, Yang SP, Yeh RF, Collins F, Guyer MS, Peterson J, Felsenfeld A, Wetterstrand KA, Patrinos A, Morgan MJ, de Jong P, Catanese JJ, Osoegawa K, Shizuya H, Choi S, Chen YJ, Szustakowki J |title=Initial sequencing and analysis of the human genome |journal=Nature |volume=409 |issue=6822 |pages=860–921 |date=February 2001 |pmid=11237011 |doi=10.1038/35057062 |url=}}</ref> Isto está de acordo coas 28&nbsp;519 illas CpG atopadas por Venter et al.,<ref name="pmid11181995">{{Cita publicación periódica |vauthors=Venter JC, Adams MD, Myers EW, Li PW, Mural RJ, Sutton GG, Smith HO, Yandell M, Evans CA, Holt RA, Gocayne JD, Amanatides P, Ballew RM, Huson DH, Wortman JR, Zhang Q, Kodira CD, Zheng XH, Chen L, Skupski M, Subramanian G, Thomas PD, Zhang J, Gabor Miklos GL, Nelson C, Broder S, Clark AG, Nadeau J, McKusick VA, Zinder N, Levine AJ, Roberts RJ, Simon M, Slayman C, Hunkapiller M, Bolanos R, Delcher A, Dew I, Fasulo D, Flanigan M, Florea L, Halpern A, Hannenhalli S, Kravitz S, Levy S, Mobarry C, Reinert K, Remington K, Abu-Threideh J, Beasley E, Biddick K, Bonazzi V, Brandon R, Cargill M, Chandramouliswaran I, Charlab R, Chaturvedi K, Deng Z, Di Francesco V, Dunn P, Eilbeck K, Evangelista C, Gabrielian AE, Gan W, Ge W, Gong F, Gu Z, Guan P, Heiman TJ, Higgins ME, Ji RR, Ke Z, Ketchum KA, Lai Z, Lei Y, Li Z, Li J, Liang Y, Lin X, Lu F, Merkulov GV, Milshina N, Moore HM, Naik AK, Narayan VA, Neelam B, Nusskern D, Rusch DB, Salzberg S, Shao W, Shue B, Sun J, Wang Z, Wang A, Wang X, Wang J, Wei M, Wides R, Xiao C, Yan C, Yao A, Ye J, Zhan M, Zhang W, Zhang H, Zhao Q, Zheng L, Zhong F, Zhong W, Zhu S, Zhao S, Gilbert D, Baumhueter S, Spier G, Carter C, Cravchik A, Woodage T, Ali F, An H, Awe A, Baldwin D, Baden H, Barnstead M, Barrow I, Beeson K, Busam D, Carver A, Center A, Cheng ML, Curry L, Danaher S, Davenport L, Desilets R, Dietz S, Dodson K, Doup L, Ferriera S, Garg N, Gluecksmann A, Hart B, Haynes J, Haynes C, Heiner C, Hladun S, Hostin D, Houck J, Howland T, Ibegwam C, Johnson J, Kalush F, Kline L, Koduru S, Love A, Mann F, May D, McCawley S, McIntosh T, McMullen I, Moy M, Moy L, Murphy B, Nelson K, Pfannkoch C, Pratts E, Puri V, Qureshi H, Reardon M, Rodriguez R, Rogers YH, Romblad D, Ruhfel B, Scott R, Sitter C, Smallwood M, Stewart E, Strong R, Suh E, Thomas R, Tint NN, Tse S, Vech C, Wang G, Wetter J, Williams S, Williams M, Windsor S, Winn-Deen E, Wolfe K, Zaveri J, Zaveri K, Abril JF, Guigó R, Campbell MJ, Sjolander KV, Karlak B, Kejariwal A, Mi H, Lazareva B, Hatton T, Narechania A, Diemer K, Muruganujan A, Guo N, Sato S, Bafna V, Istrail S, Lippert R, Schwartz R, Walenz B, Yooseph S, Allen D, Basu A, Baxendale J, Blick L, Caminha M, Carnes-Stine J, Caulk P, Chiang YH, Coyne M, Dahlke C, Mays A, Dombroski M, Donnelly M, Ely D, Esparham S, Fosler C, Gire H, Glanowski S, Glasser K, Glodek A, Gorokhov M, Graham K, Gropman B, Harris M, Heil J, Henderson S, Hoover J, Jennings D, Jordan C, Jordan J, Kasha J, Kagan L, Kraft C, Levitsky A, Lewis M, Liu X, Lopez J, Ma D, Majoros W, McDaniel J, Murphy S, Newman M, Nguyen T, Nguyen N, Nodell M, Pan S, Peck J, Peterson M, Rowe W, Sanders R, Scott J, Simpson M, Smith T, Sprague A, Stockwell T, Turner R, Venter E, Wang M, Wen M, Wu D, Wu M, Xia A, Zandieh A, Zhu X |title=The sequence of the human genome |journal=Science |volume=291 |issue=5507 |pages=1304–51 |date=February 2001 |pmid=11181995 |doi=10.1126/science.1058040 |url=}}</ref> xa que a secuencia xenómica de Venter et al.non inclúe os interiores de elementos repetitivos altamente similares e as rexións repetidas extremadamente densas preto dos [[centrómero]]s.<ref name="pmid11904395">{{Cita publicación periódica |vauthors=Myers EW, Sutton GG, Smith HO, Adams MD, Venter JC |title=On the sequencing and assembly of the human genome |journal=Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. |volume=99 |issue=7 |pages=4145–6 |date=April 2002 |pmid=11904395 |pmc=123615 |doi=10.1073/pnas.092136699 |url=}}</ref>  Como as illas CpG conteñen múltiples secuencias de dinucleótidos CpG, parece que hai máis de 20 millóns de dinucleótidos CpG no xenoma humano.

== Illas CpG ==
[[Ficheiro:Cytosine becomes thymine.png|miniatura|400px|A imaxe mostra como a metilación de sitios CpG seguida dunha desaminación espontánea leva a unha falta de sitios CpG no ADN metilado. Como resultado, as illas CpG residuais créanse en áreas onde a metilación é rara (ou onde a mutación de C a T é moi prexudicial).]]

As '''illas CpG''' (ou illas CG) son rexións cunha alta frecuencia de sitios CpG. Aínda que as definicións obxectivas de illa CpG son limitadas, a definición formal habitual é que son unha rexión de polo menos 200 pares de bases, unha porcentaxe GC maior do 50% e unha proporción observado-esperado de CpG maior do 60%. A "razón observado-esperado de CpG" pode derivarse cando os observados se calculan como:

:<math>(\text{número de }CpGs)</math>
e os esperados como:
:<math>(\text{número de }C * \text{número de }G) / \text{lonxitude da secuencia}</math><ref name="Gardiner-Garden1987">{{Cita publicación periódica| volume = 196| issue = 2| pages = 261–282| vauthors = Gardiner-Garden M, Frommer M| title = CpG islands in vertebrate genomes| journal = Journal of Molecular Biology| date = 1987| url = http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022283687906899 | doi=      10.1016/0022-2836(87)90689-9| pmid=3656447}}</ref>
ou
:<math>((\text{número de }C + \text{número de }G)/2)^2 / \text{lonxitude da secuencia}</math><ref name="Saxonov2006"/>

Moitos xenes nos xenomas de mamíferos teñen illas CpG asociadas co comezo dun xene<ref>{{Cita libro |title=Genetics: Analysis of Genes and Genomes |url=https://archive.org/details/genetics00dani |vauthors=Hartl DL, Jones EW |page=[https://archive.org/details/genetics00dani/page/477 477] |edition=6th |year=2005 |publisher=Jones & Bartlett, Canada |location=Missisauga |isbn=978-0-7637-1511-3}}</ref> (as [[Promotor (xenética)|rexións promotoras]]). Debido a isto, a presenza dunha illa CpG utilízase para axudar á predición e anotación de xenes.

Nos xenomas de mamíferos, as illas CpG son normalmente de entre 300 e 3&nbsp;000 pares de bases de lonxitude, e atopáronse en aproximadamente o 40% dos [[promotor (xenética)|promotores]] dos xenes de mamíferos.<ref name="Fatemi2005">{{Cita publicación periódica |vauthors=Fatemi M, Pao MM, Jeong S, Gal-Yam EN, Egger G, Weisenberger DJ, Jones PA |title=Footprinting of mammalian promoters: use of a CpG DNA methyltransferase revealing nucleosome positions at a single molecule level |journal=Nucleic Acids Res |volume=33 |issue=20 |pages=e176 |year=2005 |pmid=16314307 |pmc=1292996  |doi=10.1093/nar/gni180}}</ref> Un 70% dos promotores humanos teñen unha alta concentración de CpG. Dada a frecuencia de secuencias de dous nucleótidos GC, o número de dinucleótidos CpG é moito menor do esperado.<ref name="Saxonov2006">{{Cita publicación periódica |vauthors=Saxonov S, Berg P, Brutlag DL |title=A genome-wide analysis of CpG dinucleotides in the human genome distinguishes two distinct classes of promoters |journal=Proc Natl Acad Sci USA |volume=103 |issue=5 |pages=1412–1417 |year=2006 |pmid=16432200 |pmc=1345710 |doi=10.1073/pnas.0510310103}}</ref>

Un estudo de 2002 revisou as regras da predición de illas CpG para excluír outras secuencias xenómicas ricas en GC como as [[secuencia Alu|repeticións ''Alu'']]. Baseándose nunha ampla investigación sobre a secuencia completa dos cromosomas humanos [[cromosoma 21|21]] e [[cromosoma 22|22]], as rexións do ADN maiores de 500 pares de bases son as que máis probablemente son "verdadeiras" illas CpG asociadas coas rexións 5' dos xenes se teñen un contido GC maior do 55% e unha razón observado-esperado de CpG do 65%.<ref name="Takai2002">{{Cita publicación periódica |vauthors=Takai D, Jones PA |title=Comprehensive analysis of CpG islands in human chromosomes 21 and 22. |journal=Proc Natl Acad Sci USA |volume=99 |issue=6 |pages=3740–5 |year=2002 |pmid=11891299 |url=http://www.pnas.org/cgi/content/full/99/6/3740 |doi=10.1073/pnas.052410099 |pmc=122594}}</ref>

As illas CpG caracterízanse por un contido de dinucleótidos CpG de polo menos o 60% do que se esperaría estatisticamente (~4–6%), mentres que o resto do xenoma ten unha frecuencia de CpG moi inferior (~1%), un fenómeno chamado [[supresión CG]]. A diferenza dos sitios CpG na [[rexión codificante]] dun xene, na maioría dos exemplos de sitios CpG en illas CpG os promotores non están metilados se son xenes que se expresan. Esta observación levou a especular que a [[metilación]] dos sitios CpG no promotor dun xene pode inhibir a [[expresión xénica]]. A metilación, xunto coas modificacións de [[histona]]s, son fundamentais na [[impronta xenética]].<ref name="Feil2007">{{Cita publicación periódica |vauthors=Feil R, Berger F |title=Convergent evolution of genomic imprinting in plants and mammals |url=https://archive.org/details/sim_trends-in-genetics_2007-04_23_4/page/192 |journal=Trends Genet |volume=23 |issue=4 |pages=192–199 |year=2007 |pmid=17316885 |doi=10.1016/j.tig.2007.02.004}}</ref> A maioría das diferenzas de metilación entre tecidos ou entre mostras normais e cancerosas de tecidos, aparecen a unha curta distancia das illas CpG (nas chamadas "costas das illas CpG") en vez de nas illas propiamente ditas.<ref>{{Cita publicación periódica | vauthors=Irizarry RA, Ladd-Acosta C, Wen B, Wu Z, Montano C, Onyango P, Cui H, Gabo K, Rongione M, Webster M, Ji H, Potash JB, Sabunciyan S, Feinberg AP | title=The human colon cancer methylome shows similar hypo- and hypermethylation at conserved tissue-specific CpG island shores | journal=[[Nature Genetics]]  | volume=41 | issue=2 | year=2009 | pages=178–186  | id= | pmid=19151715 | pmc=2729128 | doi=10.1038/ng.298}}</ref>

As illas CpG adoitan aparecer en ou preto do sitio de inicio de transcrición dos xenes, especialmente os [[xene de mantemento|xenes de mantemento]] (''housekeeping genes''), en vertebrados.<ref name="Saxonov2006"/> Unha base C (citosina) seguida inmediatamente dunha base G (guanina), é dicir un CpG, é rara no ADN de vertebrados porque as citosinas en dita disposición adoitan estar metiladas. Esta metilación axuda a distinguir a febra de ADN de nova síntese da febra parental, o que facilita as fases finais da [[corrección de probas (bioloxía)|corrección de probas]] do ADN despois da duplicación. Porén, co tempo as citosinas metiladas tenden a transformase en [[timina]]s debido á [[desaminación]] espontánea. Existe un [[enzima]] especial en humanos, a [[timina-ADN glicosilase]] ou TDG, que substitue especificamente as T situadas en discordancias T/G. Porén, debido á rareza dos CpGs, teorízase que non é dabondo efectivo para impedir unha posible mutación rápida dos dinucleótidos. A existencia de illas CpG explícase xeralmente pol existencia de forzas selectivas de contido CpG relativamente alto ou baixos niveis de metilación nesa área xenómica, o que quizais ten que ver coa [[regulación da expresión xénica]]. Recentemente, un estudo mostrou que  maioría das illas CpG son o resultado de forzas non selectivas.<ref name="Tanay2011">{{Cita publicación periódica |vauthors= Cohen N, Kenigsberg E, Tanay A|title=Primate CpG Islands Are Maintained by Heterogeneous Evolutionary Regimes Involving Minimal Selection |journal=Cell |volume=145 |issue=5 |pages=773–786 |year=2011 |pmid=21620139 |doi=10.1016/j.cell.2011.04.024}}</ref>

== Metilación, silenciamento, cancro e envellecemento ==
[[Ficheiro:Cpg island evolution.svg|miniatura|500px|Unha imaxe que mostra un mecanismo evolutivo hipotético que explica a formación de illas CpG.]]
{{Artigo principal|Metilación do ADN}}

=== Illas CpG en promotores ===

En humanos, un 70% dos promotores localizados preto do sitio de inicio da [[Transcrición (xenética)|transcrición]] dun xene (promotores proximais) conteñen unha illa CpG.<ref name="pmid16432200">{{Cita publicación periódica |vauthors=Saxonov S, Berg P, Brutlag DL |title=A genome-wide analysis of CpG dinucleotides in the human genome distinguishes two distinct classes of promoters |journal=Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. |volume=103 |issue=5 |pages=1412–7 |year=2006 |pmid=16432200 |pmc=1345710 |doi=10.1073/pnas.0510310103 |url=}}</ref><ref name="pmid21576262">{{Cita publicación periódica |vauthors=Deaton AM, Bird A |title=CpG islands and the regulation of transcription |journal=Genes Dev. |volume=25 |issue=10 |pages=1010–22 |year=2011 |pmid=21576262 |pmc=3093116 |doi=10.1101/gad.2037511 |url=}}</ref>

Os elementos [[promotor distal|promotores distais]] tamén conteñen frecuentemente illas CpG. Un exemplo é o xene para a reparación do ADN ''[[ERCC1]]'', no que o elemento que contén a illa CpG está localizado a uns 5&nbsp;400 nucleótidos augas arriba do sitio de inicio da transcrición do xene ''ERCC1''.<ref name="pmid19626585">{{Cita publicación periódica |vauthors=Chen HY, Shao CJ, Chen FR, Kwan AL, Chen ZP |title=Role of ERCC1 promoter hypermethylation in drug resistance to cisplatin in human gliomas |journal=Int. J. Cancer |volume=126 |issue=8 |pages=1944–54 |year=2010 |pmid=19626585 |doi=10.1002/ijc.24772 |url=}}</ref>  As illas CpG tamén aparecen frecuentemente en promoteres para [[ADN non codificante#ARN funcional non codificante|ARNs non codificantes funcionais]] como os [[microARN]]s.<ref name="pmid27573897">{{Cita publicación periódica |vauthors=Kaur S, Lotsari-Salomaa JE, Seppänen-Kaijansinkko R, Peltomäki P |title=MicroRNA Methylation in Colorectal Cancer |journal=Adv. Exp. Med. Biol. |volume=937 |issue= |pages=109–22 |year=2016 |pmid=27573897 |doi=10.1007/978-3-319-42059-2_6 |url=|series=Advances in Experimental Medicine and Biology |isbn=978-3-319-42057-8 }}</ref>

=== A metilación de illas CpG silencia establemente xenes ===

Nos humanos a metilación do ADN ocorre na posición 5 do anel de [[pirimidina]] dos residuos de citosina dentro dos sitios CpG para formar [[5-metilcitosina]]s. A presenza de sitios CpG metilados múltiples en illas CpG de promotores causa o silenciamento estable de xenes.<ref name=Bird>{{Cita publicación periódica |vauthors=Bird A |title=DNA methylation patterns and epigenetic memory |journal=Genes Dev. |volume=16 |issue=1 |pages=6–21 |year=2002 |pmid=11782440 |doi=10.1101/gad.947102 |url=}}</ref>  O silenciamento dun xene pode ser iniciado por outros mecanismos, pero isto adoita ir seguido da metilación dos sitios CpG na illa CpG promotora para causar o silenciamento estable do xene.<ref name=Bird />

=== Hiper/hipometilación dos CpG do promotor no cancro ===

En cancros a perda de expresión de xenes ocorre unhas 10 veces máis frecuentemente por hipermetilación de illas CpG do promotor que por mutacións. Como indicaron Vogelstein et al., nun cancro colorrectal adoita haber de 3 a 6 mutacións [[Evolución somática no cancro|''driver'']] (que lle dan vantaxe ao clon) e de 33 a 66 mutacións [[autostop xenético|autostop]] ou pasaxeiro (que non dan vantaxe pero están asociadas coas ''driver'').<ref name="pmid23539594">{{Cita publicación periódica |vauthors=Vogelstein B, Papadopoulos N, Velculescu VE, Zhou S, Diaz LA, Kinzler KW |title=Cancer genome landscapes |journal=Science |volume=339 |issue=6127 |pages=1546–58 |year=2013 |pmid=23539594 |pmc=3749880 |doi=10.1126/science.1235122 |url=}}</ref> En contraste, nun estudo de tumores de colon comparados con [[mucosa]] do [[colon]] adxacente aparentemente normal, 1&nbsp;734 illas CpG estaban fortemente metiladas en tumores, mentes que estas illas CpG non estaban metiladas na mucosa adxacente.<ref name=Illingworth>{{Cita publicación periódica |vauthors=Illingworth RS, Gruenewald-Schneider U, Webb S, Kerr AR, James KD, Turner DJ, Smith C, Harrison DJ, Andrews R, Bird AP |title=Orphan CpG islands identify numerous conserved promoters in the mammalian genome |journal=PLoS Genet. |volume=6 |issue=9 |pages=e1001134 |year=2010 |pmid=20885785 |pmc=2944787 |doi=10.1371/journal.pgen.1001134 |url=}}</ref> A metade das illas CpG estaban en promotores de xenes codificantes de proteínas anotados,<ref name=Illingworth /> o que suxire que uns 867 xenes nun tumor de colon perderon a súa expresión debido á metilación das illas CpG. Un estudo separado encontrou unha media de 1&nbsp;549 rexións metiladas diferencialmente (hipermetiladas ou hipometiladas) nos xenomas de seis cancros de colon (comparadas coa mucosa adxacente), dos cales 629 estaban en rexións promotoras de xenes coñecidas.<ref name="pmid27493446">{{Cita publicación periódica |vauthors=Wei J, Li G, Dang S, Zhou Y, Zeng K, Liu M |title=Discovery and Validation of Hypermethylated Markers for Colorectal Cancer |journal=Dis. Markers |volume=2016 |issue= |pages=1–7 |year=2016 |pmid=27493446 |pmc=4963574 |doi=10.1155/2016/2192853 |url=}}</ref> Un terceiro estudo atopou máis de 2&nbsp;000 xenes metilados diferencialmente entre cancros de colon e a mucosa adxacente. Usando  a [[análise de enriquecemento de conxuntos de xenes]], 569 dun total de 938 conxuntos de xenes estaban hipermetilados e 369 estaban hipometilados en cancros.<ref name="pmid23096130">{{Cita publicación periódica |vauthors=Beggs AD, Jones A, El-Bahrawy M, El-Bahwary M, Abulafi M, Hodgson SV, Tomlinson IP |title=Whole-genome methylation analysis of benign and malignant colorectal tumours |journal=J. Pathol. |volume=229 |issue=5 |pages=697–704 |year=2013 |pmid=23096130 |pmc=3619233 |doi=10.1002/path.4132 |url=}}</ref> A hipometilación de illas CpG en promotores ten como resultado a sobreexpresión dos xenes ou conxuntos de xenes afectados.

Un estudo de 2012<ref name="pmid22389639">{{Cita publicación periódica |vauthors=Schnekenburger M, Diederich M |title=Epigenetics Offer New Horizons for Colorectal Cancer Prevention |journal=Curr Colorectal Cancer Rep |volume=8 |issue=1 |pages=66–81 |year=2012 |pmid=22389639 |pmc=3277709 |doi=10.1007/s11888-011-0116-z |url=}}</ref> elaborou unha lista de 147 xenes específicos con promotores hipermetilados asociados co cancro de colon, xunto coa fecuencia coa cal se atopaban estas hipermetilacións en cancros de colon. Polo menos 10 destes xenes tiñan promotores hipermetilados en case o 100% dos cancros de colon. O estudo tamén indicou 11 [[microARN]]s cuxos promotores estaban hipermetilados en cancros de colon con frecuencias entre o 50% e o 100% dos cancros. Os microARNs son pequenos ARNs endóxenos que se aparean con secuencias de [[ARN mensaxeiro|ARNs mensaxeiros]] para dirixir a represión postranscricional. Como media, cada microARN reprime varios centos de xenes diana.<ref name="pmid18955434">{{Cita publicación periódica |vauthors=Friedman RC, Farh KK, Burge CB, Bartel DP |title=Most mammalian mRNAs are conserved targets of microRNAs |journal=Genome Res. |volume=19 |issue=1 |pages=92–105 |year=2009 |pmid=18955434 |pmc=2612969 |doi=10.1101/gr.082701.108 |url=}}</ref> Deste xeito, os microARNs con promotores hipermetilados poden permitir a sobreexpresión de centos ou miles de xenes no cancro.

A información anterior mostra que, nos cancros, a hiper/hipometilación de CpG de promotores de xenes e de microARNs causa a perda de expresión (ou ás veces un incremento da expresión) de moitos máis xenes que unha mutación.

=== Xenes de reparación do ADN con promotores hiper/hipo-metilatdos en cancros ===

Os xenes de [[reparación do ADN]] están frecuentemente reprimidos en cancros debido á hipermetilación de illas CpG dentro dos seus promotores. En [[cancro de cabeza e pescozo|carcinomas de célula escamosa de cabeza e pescozo]] polo menos 15 xenes de reparación do ADN teñen frecuentemente promotores hipermetilados; estes xenes son: ''XRCC1, MLH3, PMS1, RAD51B, XRCC3, RAD54B, BRCA1, SHFM1, GEN1, FANCE, FAAP20, SPRTN, SETMAR, HUS1,'' e ''PER1''.<ref name="pmid27683114">{{Cita publicación periódica |vauthors=Rieke DT, Ochsenreither S, Klinghammer K, Seiwert TY, Klauschen F, Tinhofer I, Keilholz U |title=Methylation of RAD51B, XRCC3 and other homologous recombination genes is associated with expression of immune checkpoints and an inflammatory signature in squamous cell carcinoma of the head and neck, lung and cervix |journal=Oncotarget |volume= 7|issue= 46|pages= 75379–75393|year=2016 |pmid=27683114 |pmc=5342748 |doi=10.18632/oncotarget.12211 |url=}}</ref> Uns dezasete tipos de cancro son frecuentemente deficientes nun ou máis xenes de reparación do ADN debido á hipermetilación dos seus promotores.<ref>Carol Bernstein and Harris Bernstein (2015). Epigenetic Reduction of DNA Repair in Progression to Cancer, Advances in DNA Repair, Prof. Clark Chen (Ed.), {{ISBN|978-953-51-2209-8}}, InTech,  Available from: http://www.intechopen.com/books/advances-in-dna-repair/epigenetic-reduction-of-dna-repair-in-progression-to-cancer</ref><ref name="pmid22956494">{{Cita publicación periódica |vauthors=Jin B, Robertson KD |title=DNA methyltransferases, DNA damage repair, and cancer |journal=Adv. Exp. Med. Biol. |volume=754 |issue= |pages=3–29 |year=2013 |pmid=22956494 |pmc=3707278 |doi=10.1007/978-1-4419-9967-2_1 |url=|series=Advances in Experimental Medicine and Biology |isbn=978-1-4419-9966-5 }}</ref> Como exemplo, a hipermetilación do promotor do xene de reparación do ADN ''[[O-6-metilguanina-ADN metiltransferase|MGMT]]'' aparece nun 93% dos cancros de vexiga, no 88% dos cancros de estómago, no 74% dos cancros de tiroide, no 40%-90% dos cancros colorrectais 
e no 50% dos cancros de cerebro. A hipermetilación do promotor de ''[[LIG4]]'' ocorre nun 82% dos cancros colorrectais. A hipermetilación do promotor de ''[[NEIL1]]'' ocorre no 62% dos cancros de cabeza e pescozo e nun 42% dos [[carcinoma pulmonar de células non pequenas|cancros pulmonares de células non pequenas]]. A hipermetilación do promotor de ''[[Ataxia telanxiectasia mutada|ATM]]'' ocorre no 47% dos cancros pulmonares de células non pequenas. A hipermetilación do promotor de ''[[MLH1]]'' aprece no 48% dos carcinomas escamosos pulmonares de células non pequenas. A hipermetilación do promotor de ''[[FANCB]]'' dáse no 46% dos cancros de cabeza e pescozo.

Por outra parte, os promotores de dous xenes: ''[[PARP1]]'' e ''[[FEN1]]'', estaban hipermetilados e estes xenes sobreexpresábanse en numerosos cancros. O ''PARP1'' e o ''FEN1'' son xenes esenciais na vía de reparación do ADN tendente ao erro chamada [[unión de extremos mediada por microhomoloxía]]. Se esta vía se sobreexpresa o exceso de muacións que causa pode orixinar un cancro. O ''[[PARP1]]'' sobreexprésase en leucemias activadas por tirosina quinase,<ref name="pmid25828893">{{Cita publicación periódica |vauthors=Muvarak N, Kelley S, Robert C, Baer MR, Perrotti D, Gambacorti-Passerini C, Civin C, Scheibner K, Rassool FV |title=c-MYC Generates Repair Errors via Increased Transcription of Alternative-NHEJ Factors, LIG3 and PARP1, in Tyrosine Kinase-Activated Leukemias |journal=Mol. Cancer Res. |volume=13 |issue=4 |pages=699–712 |year=2015 |pmid=25828893 |doi=10.1158/1541-7786.MCR-14-0422 |url= |pmc=4398615}}</ref> no neuroblastoma,<ref name="pmid25563294">{{Cita publicación periódica |vauthors=Newman EA, Lu F, Bashllari D, Wang L, Opipari AW, Castle VP |title=Alternative NHEJ Pathway Components Are Therapeutic Targets in High-Risk Neuroblastoma |journal=Mol. Cancer Res. |volume=13 |issue=3 |pages=470–82 |year=2015 |pmid=25563294 |doi=10.1158/1541-7786.MCR-14-0337 |url=}}</ref> en tumores testiculares e noutros de [[célula xerminal]],<ref name="pmid23486608">{{Cita publicación periódica |vauthors=Mego M, Cierna Z, Svetlovska D, Macak D, Machalekova K, Miskovska V, Chovanec M, Usakova V, Obertova J, Babal P, Mardiak J |title=PARP expression in germ cell tumours |journal=J. Clin. Pathol. |volume=66 |issue=7 |pages=607–12 |year=2013 |pmid=23486608 |doi=10.1136/jclinpath-2012-201088 |url=}}</ref> e no sarcoma de Ewing.<ref name="pmid11956622">{{Cita publicación periódica |vauthors=Newman RE, Soldatenkov VA, Dritschilo A, Notario V |title=Poly(ADP-ribose) polymerase turnover alterations do not contribute to PARP overexpression in Ewing's sarcoma cells |journal=Oncol. Rep. |volume=9 |issue=3 |pages=529–32 |year=2002 |pmid=11956622 |doi= 10.3892/or.9.3.529}}</ref> O ''[[FEN1]]'' está sobreexpresado na maioría dos cancros de mama,<ref name=Singh>{{Cita publicación periódica |vauthors=Singh P, Yang M, Dai H, Yu D, Huang Q, Tan W, Kernstine KH, Lin D, Shen B |title=Overexpression and hypomethylation of flap endonuclease 1 gene in breast and other cancers |journal=Mol. Cancer Res. |volume=6 |issue=11 |pages=1710–7 |year=2008 |pmid=19010819 |pmc=2948671 |doi=10.1158/1541-7786.MCR-08-0269 |url=|doi-broken-date=2019-03-14 }}</ref> próstata,<ref name="pmid16879693">{{Cita publicación periódica |vauthors=Lam JS, Seligson DB, Yu H, Li A, Eeva M, Pantuck AJ, Zeng G, Horvath S, Belldegrun AS |title=Flap endonuclease 1 is overexpressed in prostate cancer and is associated with a high Gleason score |journal=BJU Int. |volume=98 |issue=2 |pages=445–51 |year=2006 |pmid=16879693 |doi=10.1111/j.1464-410X.2006.06224.x |url=https://archive.org/details/sim_bju-international_2006-08_98_2/page/445}}</ref> estómago,<ref name="pmid15701830">{{Cita publicación periódica |vauthors=Kim JM, Sohn HY, Yoon SY, Oh JH, Yang JO, Kim JH, Song KS, Rho SM, Yoo HS, Yoo HS, Kim YS, Kim JG, Kim NS |title=Identification of gastric cancer-related genes using a cDNA microarray containing novel expressed sequence tags expressed in gastric cancer cells |journal=Clin. Cancer Res. |volume=11 |issue=2 Pt 1 |pages=473–82 |year=2005 |pmid=15701830 |doi= |url=}}</ref><ref name="pmid24590400">{{Cita publicación periódica |vauthors=Wang K, Xie C, Chen D |title=Flap endonuclease 1 is a promising candidate biomarker in gastric cancer and is involved in cell proliferation and apoptosis |journal=Int. J. Mol. Med. |volume=33 |issue=5 |pages=1268–74 |year=2014 |pmid=24590400 |doi=10.3892/ijmm.2014.1682 |url=}}</ref> neuroblastomas,<ref name="pmid15922863">{{Cita publicación periódica |vauthors=Krause A, Combaret V, Iacono I, Lacroix B, Compagnon C, Bergeron C, Valsesia-Wittmann S, Leissner P, Mougin B, Puisieux A |title=Genome-wide analysis of gene expression in neuroblastomas detected by mass screening |journal=Cancer Lett. |volume=225 |issue=1 |pages=111–20 |year=2005 |pmid=15922863 |doi=10.1016/j.canlet.2004.10.035 |url=http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/15/79/17/PDF/Cancer_Letters_2004.pdf}}</ref> cancros pancreáticos,<ref name="pmid12651607">{{Cita publicación periódica |vauthors=Iacobuzio-Donahue CA, Maitra A, Olsen M, Lowe AW, van Heek NT, Rosty C, Walter K, Sato N, Parker A, Ashfaq R, Jaffee E, Ryu B, Jones J, Eshleman JR, Yeo CJ, Cameron JL, Kern SE, Hruban RH, Brown PO, Goggins M |title=Exploration of global gene expression patterns in pancreatic adenocarcinoma using cDNA microarrays |journal=Am. J. Pathol. |volume=162 |issue=4 |pages=1151–62 |year=2003 |pmid=12651607 |pmc=1851213 |doi=10.1016/S0002-9440(10)63911-9 |url=}}</ref> e pulmonares.<ref name="pmid19596913">{{Cita publicación periódica |vauthors=Nikolova T, Christmann M, Kaina B |title=FEN1 is overexpressed in testis, lung and brain tumors |journal=Anticancer Res. |volume=29 |issue=7 |pages=2453–9 |year=2009 |pmid=19596913 |doi= |url=}}</ref>
[[Ficheiro:Initiation of DNA demethylation at a CpG site.svg|miniatura|Iniciación da [[desmetilación do ADN]] nun sitio CpG. En células somáticas adultas a metilación do ADN ocorre tipicamente no contexto de dinucleótidos CpG (sitios CpG), formando [[5-metilcitosina]]-pG ou 5mCpG. As [[especie reactiva do oxíxeno|especies reactivas do oxíxeno]] poden atacar a guanina no sitio do dinucleótido, formando [[8-oxo-2'-desoxiguanosina|8-hidroxi-2'-desoxiguanosina]] (8-OHdG), orixinando nun sitio dinucleótido 5mCp-8-OHdG. O encima de [[reparación por escisión de bases]] [[oxoguanina glicosilase|OGG1]] ten como diana a 8-OHdG e únese á lesión sen escisión inmediata. A OGG1, presente no sitio 5mCp-8-OHdG recruta a [[Tet metilcitosina dioxixenase 1|TET1]] e TET1 oxida a 5mC adxacente á 8-OHdG. Isto inicia a desmetilación de 5mC.<ref name=Zhou>{{Cita publicación periódica |vauthors=Zhou X, Zhuang Z, Wang W, He L, Wu H, Cao Y, Pan F, Zhao J, Hu Z, Sekhar C, Guo Z |title=OGG1 is essential in oxidative stress induced DNA demethylation |journal=Cell. Signal. |volume=28 |issue=9 |pages=1163–71 |date=September 2016 |pmid=27251462 |doi=10.1016/j.cellsig.2016.05.021 |url=}}</ref>]]

Os danos no ADN parecen ser a principal causa subxacente do cancro.<ref name="pmid18403632">Kastan MB (2008). "DNA damage responses: mechanisms and roles in human disease: 2007 G.H.A. Clowes Memorial Award Lecture". Mol. Cancer Res. 6 (4): 517–24. doi:10.1158/1541-7786.MCR-08-0020. PMID 18403632.</ref><ref name=BernsteinPrasad>{{Cita libro |last1= Bernstein |first1=C |last2=Prasad |first2=AR |last3=Nfonsam |first3=V |last4=Bernstein |first4=H. |year=2013 |chapter= Chapter 16: DNA Damage, DNA Repair and Cancer |title= New Research Directions in DNA Repair |editor-first=Clark |editor-last=Chen |isbn=978-953-51-1114-6|page=413}}</ref> Se a reparación exacta do ADN é deficiente, os danos no ADN tenden a acumularse. Tal exceso de danos no ADN pode incrementar os erros mutacionais durante a [[replicación do ADN]] debido a [[Reparación do ADN#Síntese translesión|síntese translesión]] tendente ao erro. O exceso de danos no ADN pode tamén incrementar as alteracións [[epixenética]]s debido a erros durante a reparación do ADN.<ref name=Hagan>{{Cita publicación periódica |vauthors=O'Hagan HM, Mohammad HP, Baylin SB |title=Double strand breaks can initiate gene silencing and SIRT1-dependent onset of DNA methylation in an exogenous promoter CpG island |journal=PLoS Genetics |volume=4 |issue=8 |pages=e1000155 |year=2008 |pmid=18704159 |pmc=2491723 |doi=10.1371/journal.pgen.1000155}}</ref><ref name=Cuozzo>{{Cita publicación periódica |vauthors=Cuozzo C, Porcellini A, Angrisano T |title=DNA damage, homology-directed repair, and DNA methylation |journal=PLoS Genetics |volume=3 |issue=7 |pages=e110 | date=July 2007 |pmid=17616978 |pmc=1913100 |doi=10.1371/journal.pgen.0030110|display-authors=etal}}</ref> Ditas mutacións e alteracións epixenéticas poden dar lugar ao [[cancro]] (ver [[Neoplasma|neoplasmas malignos]]). Así, a hiper/hipometilación das illas CpG nos promotores de xenes de reparación do ADN son probablemente fundamentais na progresión do cancro.

=== Metilación de sitios CpG co envellecemento ===

Como a idade ten un forte efecto sbre os niveis de metilación do ADN en decenas de miles de sitios CpG, pode definirse un [[reloxo biolóxico (envellecemento)|reloxo biolóxico]] moi exacto (denominado [[reloxo epixenético]] ou [[reloxo biolóxico (envellecemento)|idade de metilación do ADN]]) en humanos e [[chimpancé]]s.<ref name="pmid24138928">{{Cita publicación periódica | author=Horvath S | title=DNA methylation age of human tissues and cell types | journal=[[Genome Biology]] | volume=14 | issue=10 | year=2013 | pages=R115 | url=http://genomebiology.com/2013/14/10/r115 | pmc=4015143 | pmid=24138928 | doi=10.1186/gb-2013-14-10-r115 | apelidos= | data-acceso=25 de marzo de 2019 | data-arquivo=20 de xaneiro de 2018 | url-arquivo=https://web.archive.org/web/20180120102400/http://www.genomebiology.com/2013/14/10/R115 | url-morta=yes }}</ref>

=== Sitios non metilados ===
Os dinucleótidos CpG non metilados poden ser detectados polo [[receptor de tipo Toll 9]]<ref>{{Cita publicación periódica |vauthors=Ramirez-Ortiz ZG, Specht CA, Wang JP, Lee CK, Bartholomeu DC, Gazzinelli RT, Levitz SM |title=Toll-like receptor 9-dependent immune activation by unmethylated CpG motifs in Aspergillus fumigatus DNA |journal=Infect. Immun. |year=2008 |volume=76 |issue=5 |pages=2123–2129 |pmid=18332208 |doi=10.1128/IAI.00047-08 |pmc=2346696}}</ref> ([[TLR 9]]) en [[célula dendrítica plasmacitoide|células dendríticas plasmacitoides]], [[monocito]]s, [[célula asasina natural|células asasinas naturais]] (NK) e [[linfocito B|linfocitos B]] en humanos. Isto utilízase para detectar infeccións [[virus|virais]] intracelulares.

== Os sitios CpG e a memoria ==
[[Ficheiro:Demethylation of 5-methylcytosine.svg|miniatura|Desmetilación de [[5-metilcitosina]] (5mC) en ADN de neuronas. Como se revisou en 2018,<ref name="pmid29875631">{{Cita publicación periódica |vauthors=Bayraktar G, Kreutz MR |title=The Role of Activity-Dependent DNA Demethylation in the Adult Brain and in Neurological Disorders |journal=Front Mol Neurosci |volume=11 |issue= |pages=169 |date=2018 |pmid=29875631 |pmc=5975432 |doi=10.3389/fnmol.2018.00169 |url=}}</ref> en neuronas do cerebro, a 5mC é oxidada pola familia TET de dioxixenases ([[TET1]], [[TET2]], [[TET3]]) para xerar [[5-hidroximetilcitosina]] (5hmC). En pasos sucesivos os enzimas TET seguen hidolizando a 5hmC para xerar 5-formilcitosina (5fC) e 5-carboxilcitosina (5caC). A [[timina-ADN glicosilase]] (TDG) recoñece as bases intermedias 5fC e 5caC e escinde o [[enlace glicosídico]] resultante nun sitio apirimidínico ([[sitio AP]]). Nunha vía de [[desaminación oxidativa]] alternativa, a 5hmC pode ser desamimnada oxidativamente polas desaminases [[APOBEC3G|(AID/APOBEC)]] para formar 5-hidroximetiluracilo (5hmU) ou 5mC pode ser convertido en [[timina]] (Thy). O 5hmU pode ser clivado pola TDG, a [[SMUG1]], a [[NEIL1]], ou a [[MBD4]]. Os [[sitio AP|sitios AP]] e as discordancias T:G son despois reparadas por enzimas da [[reparación por escisión de bases]] (BER) para render [[citosina]] (Cyt).]]
En mamíferos, as [[ADN metiltransferase]]s (que engaden [[grupo metilo|grupos metilo]] a bases do ADN) mostran unha preferencia de secuencia polas citosinas que están nos sitios CpG.<ref name=Ziller>{{Cita publicación periódica |vauthors=Ziller MJ, Müller F, Liao J, Zhang Y, Gu H, Bock C, Boyle P, Epstein CB, Bernstein BE, Lengauer T, Gnirke A, Meissner A |title=Genomic distribution and inter-sample variation of non-CpG methylation across human cell types |journal=PLoS Genet. |volume=7 |issue=12 |pages=e1002389 |date=December 2011 |pmid=22174693 |pmc=3234221 |doi=10.1371/journal.pgen.1002389 |url=}}</ref> No cerebro de rato o 4,2% de todas as citosinas están metiladas, principalmente no contexto dos sitios CpG, formando 5mCpG.<ref name=Fasolino>{{Cita publicación periódica |vauthors=Fasolino M, Zhou Z |title=The Crucial Role of DNA Methylation and MeCP2 in Neuronal Function |journal=Genes (Basel) |volume=8 |issue=5 |pages= 141|date=May 2017 |pmid=28505093 |pmc=5448015 |doi=10.3390/genes8050141 |url=}}</ref> A maioría dos sitios 5mCpG hipermetilados incrementan a represión de xenes asociados.<ref name=Fasolino />

Como sinalaron Duke et al., a metilación de ADN de [[neurona]]s (que reprime a expresión de xenes particulares) é alterada pola actividade neuronal. A metilación do ADN de neuronas é necesaria para a [[plasticidade sináptica]]; é modificada polas experiencias; e cómpre a metilación e desmetilación do ADN activo para a formación e mantemento da memoria.<ref name="pmid28620075">{{Cita publicación periódica |vauthors=Duke CG, Kennedy AJ, Gavin CF, Day JJ, Sweatt JD |title=Experience-dependent epigenomic reorganization in the hippocampus |journal=Learn. Mem. |volume=24 |issue=7 |pages=278–288 |date=July 2017 |pmid=28620075 |pmc=5473107 |doi=10.1101/lm.045112.117 |url=}}</ref>

En 2016 Halder et al.<ref name="pmid26656643">{{Cita publicación periódica |vauthors=Halder R, Hennion M, Vidal RO, Shomroni O, Rahman RU, Rajput A, Centeno TP, van Bebber F, Capece V, Garcia Vizcaino JC, Schuetz AL, Burkhardt S, Benito E, Navarro Sala M, Javan SB, Haass C, Schmid B, Fischer A, Bonn S |title=DNA methylation changes in plasticity genes accompany the formation and maintenance of memory |journal=Nat. Neurosci. |volume=19 |issue=1 |pages=102–10 |date=January 2016 |pmid=26656643 |doi=10.1038/nn.4194 |url=}}</ref> utilizando ratos, e en 2017 Duke et al.<ref name="pmid28620075"/> usando ratas, someteron os roedores a [[medo condicionado]] contextual, causando a formación dunha [[memoria|memoria a longo prazo]] especialmente forte. Observaron que 24 horas despois do condicionamento, na rexión cerebral do [[hipocampo (anatomía)|hipocampo]] das ratas, a expresión de 1&nbsp;048 xenes estaba regulada á baixa (usualmente asociada coa presenza de 5mCpG nos promotores dos xenes) e a expresión de 564 xenes estaba regulada á alza (a miúdo asociada coa hipometilación de sitios CpG en promotores de xenes). Comprobaron que 24 horas despois do adestramento, o 9,2% dos xenes no xenoma de neuronas do hipocampo de ratas estaban metilados diferencialmente. Porén, aínda que o hipocampo é esencial para a aprendizaxe de nova información non pode almacenar a información. Nos experimentos con ratos de Halder, observáronse no hipocampo 1&nbsp;206 xenes metilados diferencialmente unha hora despois do condicionamento do medo contextual, mais estas metilacións alteradas foron revertidas e xa non se vían despois de catro semanas. En contraste coa ausencia de cambios na metilación CpG a longo prazo no hipocampo, unha metilación CpG diferencial substancial podía detectarse nas neuronas [[córtex cingulado anterior|corticais]] durante o mantemento da memoria. Había 1&nbsp;223 xenes metilados diferencialmente no córtex cingulado anterior de ratos durante as catro semanas posteriores ao condicionamento do medo contextual.

=== A desmetilación en sitios CpG require a actividade de especies reactivas do oxíxeno ===

Dúas revisións<ref name="pmid20649473">{{Cita publicación periódica |vauthors=Massaad CA, Klann E |title=Reactive oxygen species in the regulation of synaptic plasticity and memory |journal=Antioxid. Redox Signal. |volume=14 |issue=10 |pages=2013–54 |date=May 2011 |pmid=20649473 |pmc=3078504 |doi=10.1089/ars.2010.3208 |url=}}</ref><ref name="pmid27625575">{{Cita publicación periódica |vauthors=Beckhauser TF, Francis-Oliveira J, De Pasquale R |title=Reactive Oxygen Species: Physiological and Physiopathological Effects on Synaptic Plasticity |journal=J Exp Neurosci |volume=10 |issue=Suppl 1 |pages=23–48 |date=2016 |pmid=27625575 |pmc=5012454 |doi=10.4137/JEN.S39887 |url=}}</ref> resumen a gran cantidade de probas sobre o papel esencial das [[especie reactiva do oxíxeno|especies reactivas do oxíxeno]] (ROS) na formación da [[memoria]]. A [[desmetilación do ADN]] en miles de sitios CpG durante a formación da memoria depende da súa iniciación por especies reactivas do oxíxeno. En 2016, Zhou et al.,<ref name=Zhou/> mostraron que as especies reactivas do oxíxeno teñen un papel central na desmetilación do ADN.

A [[TET1]] é un enzima implicado na desmetilación de 5mCpG. Porén, a TET1 só pode actuar sobre a 5mCpG sempre e cando unha especie reactiva do oxíxeno actuase primeiro sobre a guanina para formar [[8-oxo-2'-desoxiguanosina|8-hidroxi-2'-desoxiguanosina]] (8-OHdG), orixinando un dinucleótido 5mCp-8-OHdG (ver a penúltima figura).<ref name=Zhou /> Despois da formación de 5mCp-8-OHdG, o enzima de [[reparación por escisión de bases]] [[oxoguanina glicosilase|OGG1]] úneses á lesión 8-OHdG sen escisión inmediata. A adherencia de OGG1 ao sitio 5mCp-8-OHdG recruta a TET1, permitindo que esta oxide a 5mC adxacente á 8-OHdG, como se ve na penúltima figura. Isto inicia a vía de desmetilación mostrada na última figura.

A expresión de proteínas alterada en neuronas, controlada pola desmetilación dependente de especies reactivas do oxíxeno de sitios CpG en promotores de xenes en ADN de neuronas, é básica para a formación da memoria.<ref name="pmid20975755">{{Cita publicación periódica |vauthors=Day JJ, Sweatt JD |title=DNA methylation and memory formation |journal=Nat. Neurosci. |volume=13 |issue=11 |pages=1319–23 |date=November 2010 |pmid=20975755 |pmc=3130618 |doi=10.1038/nn.2666 |url=}}</ref>

{{clear}}

== Notas ==
{{Listaref|30em}}

{{control de autoridades}}

[[Categoría:Xenética molecular]]
[[Categoría:ADN]]