{{위키데이터 속성 추적}}
{{chembox
| Watchedfields = changed
| verifiedrevid = 477315520
| name = 5-메틸사이토신
| ImageFile = 5-Methylcytosine.svg
| ImageSize = 150
| IUPACName = 4-amino-5-methyl-3''H''-pyrimidin-2-one
| OtherNames=
|Section1={{Chembox Identifiers
| ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}
| ChemSpiderID = 58551
| 3DMet = B00435
| EINECS = 209-058-3
| Beilstein = 120387
| KEGG_Ref = {{keggcite|correct|kegg}}
| KEGG = C02376
| InChI = 1/C5H7N3O/c1-3-2-7-5(9)8-4(3)6/h2H,1H3,(H3,6,7,8,9)
| InChIKey = LRSASMSXMSNRBT-UHFFFAOYAO
| SMILES1 = Cc1cnc(=O)[nH]c1N
| StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}
| StdInChI = 1S/C5H7N3O/c1-3-2-7-5(9)8-4(3)6/h2H,1H3,(H3,6,7,8,9)
| StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}
| StdInChIKey = LRSASMSXMSNRBT-UHFFFAOYSA-N
| CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}
| CASNo=554-01-8
| PubChem=65040
| UNII_Ref = {{fdacite|correct|FDA}}
| UNII = 6R795CQT4H
| ChEBI_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}
| ChEBI = 27551
| SMILES = O=C1/N=C\C(=C(\N)N1)C
| MeSHName=5-Methylcytosine
  }}
|Section2={{Chembox Properties
| C=5 | H=7 | N=3 | O=1
| Appearance=
| Density=
| MeltingPt=
| BoilingPt=
| Solubility=
  }}
|Section3={{Chembox Hazards
| GHSPictograms = {{GHS07}}
| GHSSignalWord = Warning
| HPhrases = {{H-phrases|317|319}}
| PPhrases = {{P-phrases|261|264|272|280|302+352|305+351+338|321|333+313|337+313|363|501}}
| MainHazards=
| FlashPt=
| AutoignitionPt =
  }}
}}
'''5-메틸사이토신'''({{llang|en|5-methylcytosine}})은 핵산에 포함된 피리미딘 유도체의 일종이며, 유전자 전사 등을 조절하는 여러 생물학적 역할을 담당하는 사이토신(C)의 메틸화된 분자이다. 사이토신은 메틸화가 될 때에도 DNA 자체 내에서는 코돈의 성격을 그대로 유지하나, 발현 과정에서 변경될 수 있다. 5-메틸사이토신은 유전 과정에서 메틸화 과정에 집중하는 후성유전학에서 주요한 연구 대상으로 되어있다.

== 발견 ==
W.G. Ruppel은 1898년에 결핵균에서 독소를 분리하는 과정에서 투베르쿨린산(tuberculinic acid)이라는 새로운 핵산을 분리했는데<ref>{{서적 인용 |vauthors=Matthews AP |year=2012 |url=https://books.google.com/?id=809EPAAACAAJ |title=Physiological Chemistry |edition= |publisher=Williams & Wilkins Company/ |pages=167 |isbn=978-1130145373 }}{{깨진 링크|url=https://books.google.com/?id=809EPAAACAAJ }}</ref>, 이 핵산은 메틸화 된 뉴클레오타이드를 일부 포함하고 있었다. 1925년 T.B. Johnson과 R.D. Coghill 등이 결핵균 핵산의 가수 분해 생성물로서 5-메틸사이토신을 극소량 특이 검출하는 데 성공한다.<ref>{{저널 인용|vauthors = Johnson TB, Coghill RD |year=1925 |title= The discovery of 5-methyl-cytosine in tuberculinic acid, the nucleic acid of the ''Tubercle bacillus'' |journal=  J Am Chem Soc|volume=47 |issue=11|pages=2838–2844|doi=10.1021/ja01688a030}}</ref><ref>Grosjean H (2009). [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK6489/#A79016 Nucleic Acids Are Not Boring Long Polymers of Only Four Types of Nucleotides: A Guided Tour]. Landes Bioscience.</ref> 그러나 이들의 방법론은 일반적으로 재현할 수 있는 방법론이 아니었기에 해당 핵산을 분리하는 일반적인 방법론으로 인정받지 못 하였다.<ref>{{저널 인용|vauthors = Vischer E, Zamenhof S, Chargaff E |year=1949 |title= Microbial nucleic acids: the desoxypentose nucleic acids of avian tubercle bacilli and yeast|url = https://archive.org/details/sim_journal-of-biological-chemistry_1949-01_177_1/page/429 |journal= J Biol Chem|volume=177 |issue=1|pages=429–438|pmid=18107446}}</ref> 1948년 R.D. Hotchkiss는 종이 크로마토그래피를 사용하여 종아리의 흉선에서 DNA 핵산을 분리하는 데에 성공하였다.<ref>{{저널 인용|vauthors = Hotchkiss RD |year=1948|title= The quantitative separation of purines, pyrimidines and nucleosides by paper chromatography|url = https://archive.org/details/sim_journal-of-biological-chemistry_1948-08_175_1/page/315 |journal=J Biol Chem|volume=175 |issue=1|pages=315–332|pmid=18873306}}</ref> 그로부터 70년 후 정확한 역할은 불확실하나, 다른 RNA 분자에서도 공통적으로 존재한다는 것이 밝혀졌다.<ref>{{저널 인용|vauthors = Squires JE, Patel HR, Nousch M, Sibbritt T, Humphreys DT, Parker BJ, Suter CM, Preiss T|year=2012|title= Widespread occurrence of 5-methylcytosine in human coding and non-coding RNA|journal=Nucleic Acids Res|volume=40 |issue=11|pages=5023–5033|pmid=22344696|doi=10.1093/nar/gks144|pmc=3367185}}</ref>

현재는 송아지 흉선, 소맥 배아, 다양한 곤충 및 어류의 핵산 등에서 추출할 수 있다.

== 제법 ==
[[파일:DNMT reaction mechanism.tif|alt=DNMT reaction mechanism|오른쪽|섬네일|540x540px|사이토신에 메틸기가 첨가되는 과정]]
단백질에 널리 분포하는 DNA메틸기전달효소(DNMT)의 PCQ 시스테인 잔기(cysteine residue)가 사이토신의 6번 탄소 결합 부위에 친핵성 공격을 가할 경우 S-아데노실메싸이오닌(S-Adenosylmethionine)이 메틸기를 사이토신 5번 탄소 결합 부위에 기여한다. 그 후 DNMT 효소의 염기가 사이토신 5번 탄소 결합 부위에 붙어있는 양자화 된 상태의 수소를 탈양자화하여 5번 결합 부위와 6번 결합 부위 사이에 이중결합을 형성한다. 이렇게 될 경우 S-아데노실메싸이오닌은 떨어져 나가고, 사이토신은 메틸화된다.<ref name=":0">{{저널 인용|last=Lyko|first=Frank|date=February 2018|title=The DNA methyltransferase family: a versatile toolkit for epigenetic regulation|journal=Nature Reviews Genetics|language=en|volume=19|issue=2|pages=81–92|doi=10.1038/nrg.2017.80|pmid=29033456|issn=1471-0064}}</ref>

사이토신과 요오드화메틸 및 알코올칼리를 함께 가열하면 생성되며, 다른 방법으로는 소맥 배아에서 추출한 천연 데옥시리보핵산을 가수 분해하여 얻어낼 수 있다.

== 생체 내 기능 ==
이 화학 물질의 기능은 종마다 크게 다르다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Colot V, Rossignol JL |title=Eukaryotic DNA methylation as an evolutionary device |journal=BioEssays |volume=21 |issue=5 |pages=402–411 |year=1999 |pmid=10376011 |doi=10.1002/(SICI)1521-1878(199905)21:5<402::AID-BIES7>3.0.CO;2-B}}</ref>

* 세균에서 5-메틸사이토신은 다양한 위치에서 발견될 수 있으며, 종종 메틸화 특이적인 제한효소(methylation-sensitive restriction enzyme, '''MSRE''')에 의해 DNA가 절단되는 것을 보호하기 위한 표지자(maker)로 사용된다.
* 식물에서 5-메틸사이토신은 CpG, CpHpG, CpHpH 서열에서 발생한다.
* 진균과 동물에서 5-메틸사이토신은 주로 CpG 디뉴클레오타이드에서 발생한다. 대부분의 진핵생물은 이 부위에서 아주 작은 비율만을 메틸화하지만, 척추동물의 경우는 CpG 사이토신의 70-80%에서 메틸화된다. 5-메틸사이토신은 전체 포유류 DNA에서 1%의 비중을 차지하고 있다.<ref>{{저널 인용|last=Ehrlich|first=M.|last2=Wang|first2=R. Y.|date=1981-06-19|title=5-Methylcytosine in eukaryotic DNA|journal=Science|language=en|volume=212|issue=4501|pages=1350–1357|doi=10.1126/science.6262918|issn=0036-8075|pmid=6262918|bibcode=1981Sci...212.1350E}}</ref>
사이토신이 자발적인 탈아미노화를 거쳐서 유라실(U)이 될 경우 DNA 복구 효소가 이를 제거하지만, 5-메틸사이토신의 탈아미노화는 티민(T)을 형성한다. 5-메틸사이토신은 DNA 내에서 사이토신으로 작용하나 위와 같은 반응이 있을 경우 5-메틸사이토신은 티민으로 작용할 수 있기에 DNA 염기에서 전이 돌연변이를 야기할 수 있다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Sassa A, Kanemaru Y, Kamoshita N, Honma M, Yasui M |title=Mutagenic consequences of cytosine alterations site-specifically embedded in the human genome |journal=Genes and Environ. |volume=38 |issue=1 |pages=17 |year=2016 |pmid=27588157 |doi=10.1186/s41021-016-0045-9 |pmc=5007816}}</ref> 또한, 사이토신의 활성 효소적 탈아미노화와 사이토신 탈아미노제의 아포벡(APOBEC) 패밀리 집단에 의한 5-메틸사이토신은 다양한 세포 과정(cellular process) 및 유기체 진화에 유리한 영향을 미칠 수 있다.<ref name="Chahwan R, Wontakal SN, and Roa S">{{저널 인용| vauthors= Chahwan R, Wontakal SN, Roa S| title=Crosstalk between genetic and epigenetic information through cytosine deamination| journal=Trends in Genetics| volume = 26| pages = 443–448| year = 2010 | doi = 10.1016/j.tig.2010.07.005| pmid = 20800313| issue = 10}}</ref>

== 생체 외 기능 ==
5-메틸사이토신은 중아황산염 처리(bisulfite treatment)를 할 경우 탈아미노화에 대한 저항성을 가질 수 있다. 이러한 특성을 이용하여 DNA 내 사이토신의 메틸화 패턴을 분석하는 재료로 사용할 수 있다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Clark SJ, Harrison J, Paul CL, Frommer M |title=High sensitivity mapping of methylated cytosines |journal=Nucleic Acids Res. |volume=22 |issue=15 |pages=2990–2997 |year=1994 |pmid=8065911 |doi=10.1093/nar/22.15.2990 |pmc=310266}}</ref>

== 같이 보기 ==
* [[사이토신]]

== 각주 ==
{{각주}}

== 외부 링크 ==
* {{위키공용분류-줄}}

{{핵염기}}
{{전거 통제}}

[[분류:피리미딘]]
[[분류:핵염기]]
[[분류:바이오마커]]