DenovoMethylierung

Denovo-Methylierung, auch als de novo DNA-Methylierung bezeichnet, ist der Prozess der Etablierung neuer DNA-Methylierungsmuster auf zuvor unmethylierter DNA. Dabei werden Cytosinreste durch spezialisierte Enzyme methyliert, typischerweise im CpG-Kontext bei Tieren. Die de novo-Methylierung dient der Festlegung von Methylierungsmustern während der Embryogenese, der Gametogenese und der Reprogrammierung des Genoms. Sie unterstützt das Silencing transponierbarer Elemente und die Regulation der Genexpression sowie die Etablierung epigenetischer Identitäten.

In Säugetieren übernehmen die Enzyme DNMT3A und DNMT3B die de novo-Methylierung, unterstützt durch DNMT3L, das als regulatorische Untereinheit wirkt. Nach der Replikation sorgt DNMT1 als Erhaltungsmethyltransferase dafür, dass Muster weitergegeben werden. Die de novo-Methylierung arbeitet eng mit weiteren epigenetischen Markern zusammen, um stabile, zelltypspezifische Muster zu erzeugen.

In Pflanzen ist die de novo-Methylierung in allen Cytosin-Kontexten CG, CHG und CHH möglich und wird primär durch DRM2 im RdDM-Weg (RNA-gesteuerte DNA-Methylierung) etabliert. Zusätzlich tragen CMT2 und CMT3 zur CHH- bzw. CHG-Methylierung bei, abhängig von Histon-Modifikationen. Maintenance-Mechanismen wie MET1 sichern später die Muster, insbesondere im CG-Kontext.

Störungen der de novo-Methylierung können zu epigenetischen Dysregulationen führen, die Entwicklung, Genexpression und Transposon-Silencing betreffen. Die Erforschung nutzt Methoden wie Bisulfit-Sequenzierung und genomweite Methylierungskarten.