CpG-Island

Methylierungs-Hotspot

CpG island

CpG-Insel steht für die Reihenfolge der Basen 5′ – Cytosin (C) – Phosphatrest (p) – Guanin (G) – 3′ in einem DNA-Strang, wobei das Cytosin in der CpG-Insel bevorzugt durch eine DNA-Methyltransferase in ein 5-Methylcytosin überführt werden kann, während die Kombination GpC-Nukleotide davon nicht betroffen ist.

Wenn CpG-Dinukleotide statistisch gehäuft vorliegen, so spricht man von CpG-Inseln im engeren Sinn. CpGs finden sich bevorzugt in den an Guanin und Cytosin-Nukleotiden (G/C-reich) reichen Promotorbereichen von Genen. An diese G/C-reichen, meist weniger als 1 kb langen Abschnitte binden Transkriptionsfaktoren, wie z. B. der Sp1-Transkriptionsfaktor, direkt in einer Protein-DNA-Interaktion und starten die Transkription bzw. Expression des nachfolgenden Genes. Die Methylierung eines CpG-Dinukleotids innerhalb dieses Abschnittes inhibiert diese Bindung und damit die Transkription bzw. Expression des nachgelagerten Gens.

Das menschliche Genom hat einen Anteil von 42 % G/C-Nukleotiden, wobei die Reihenfolge CpG entgegen der statistischen Erwartung nur mit 1 % statt 4 % vertreten ist. Ein Grund hierfür ist, dass ein Methylcytosin in einer CpG-Insel durch Deaminierung leicht in Thymin mutieren kann. C>T-Transitionen gehören zu den häufigsten Mutationen im humanen Genom.

Die Methylierung von CpG-Inseln und die Auswirkung auf Expressionsmuster ist auch ein wichtiger Aspekt der Epigenetik (s. a. Epigenetik).