In der Biochemie, die DNA methyltransferase (DNA MTase) Familie von Enzymen

katalysieren Sie die Übertragung einer Methyl-Gruppe zur DNA. DNA methylation dient einem großen Angebot an biologischen Funktionen. Die ganze bekannte DNA methyltransferases verwendet S-adenosyl methionine (SAM) als der Methyl-Spender.

Klassifikation

Klassifikation der europäischen Gemeinschaft

MTases kann in drei verschiedene Gruppen auf der Grundlage von den chemischen Reaktionen geteilt werden, die sie katalysieren:

• m6A - diejenigen, die N6-methyladenine erzeugen
• m4C - diejenigen, die N4-methylcytosine erzeugen
• m5C - diejenigen, die C5-methylcytosine erzeugen

m6A und m4C methyltransferases werden in erster Linie in prokaryotes gefunden. m5C methyltransfereases werden in einigen gefunden senken eukaryotes, in höchsten Werken, und in Tieren, die mit den Echinodermen beginnen.

m6A methyltransferases (n-6 mit dem Adenin spezifische DNA methylase) (A-Mtase) sind Enzyme dass spezifisch methylate die amino Gruppe an der c-6 Position des Adenin in der DNA. Sie werden in den drei vorhandenen Typen von Bakterienbeschränkungsmodifizierungssystemen gefunden (im System des Typs I der A-Mtase ist das Produkt des hsdM Gens, und im Typ III ist es das Produkt des mod Gens). Diese Enzyme sind für den methylation von spezifischen DNA-Folgen verantwortlich, um den Gastgeber davon abzuhalten, sein eigenes Genom über seine Beschränkungsenzyme zu verdauen. Diese methylases haben dieselbe Folge-Genauigkeit wie ihre entsprechenden Beschränkungsenzyme. Diese Enzyme enthalten ein erhaltenes Motiv Asp/Asn-Pro-Pro-Tyr/Phe in ihrer N-Endabteilung, dieses erhaltene Gebiet konnte an der Substrat-Schwergängigkeit oder an der katalytischen Tätigkeit beteiligt werden. Die Struktur von N6-MTase TaqI (M.TaqI) ist zu 2.4 A aufgelöst worden. Das Molekül faltet sich in 2 Gebiete, ein N-Terminal katalytisches Gebiet, das das katalytische und cofactor verbindliche Seiten enthält, und umfasst eine zentrale 9 gestrandete Beta-Platte, die durch 5 helices umgeben ist; und ein C-End-DNA-Anerkennungsgebiet, das durch 4 kleine Beta-Platten und 8 Alpha-helices gebildet wird. Die N-- und C-Endgebiete bilden eine Spalte, die das DNA-Substrat anpasst. Eine Klassifikation von N-MTases ist vorgeschlagen, auf Maßnahmen des erhaltenen Motivs (CM) gestützt worden. Gemäß dieser Klassifikation werden N6-MTases, die ein DPPY Motiv (CM II) haben, nach dem Motiv von FxGxG vorkommend (CM I) D12 KlassenN6-Adenin MTases benannt. Die Beschränkung des Typs I und das Modifizierungssystem werden aus drei polypeptides R, M und S zusammengesetzt. Die M (hsdM) und S Subeinheiten bilden zusammen einen methyltransferase dass methylates zwei Adenin-Rückstände in Ergänzungsufern einer zweiteiligen DNA-Anerkennungsfolge. In Gegenwart von der R Subeinheit kann der Komplex auch als ein endonuclease handeln, zu derselben Zielfolge bindend, aber die DNA eine Entfernung von dieser Seite schneidend. Ob die DNA geschnitten oder modifiziert wird, hängt vom methylation Staat der Zielfolge ab. Wenn die Zielseite unmodifiziert wird, wird die DNA geschnitten. Wenn die Zielseite hemimethylated, die komplizierten Taten als eine Wartung methyltransferase ist, die DNA modifizierend, so dass beide Ufer methylated. hsdM werden, enthält ein mit dem Alpha spiralenförmiges Gebiet an der N-Endstation, das N-Endgebiet von HsdM.

m4C methyltransferases (n-4 cytosine-spezifische DNA methylases) sind Enzyme dass spezifisch methylate die amino Gruppe an der c-4 Position von cytosines in der DNA. Solche Enzyme werden als Bestandteile von Beschränkungsmodifizierungssystemen des Typs II in prokaryotes gefunden. Solche Enzyme erkennen eine spezifische Folge in der DNA und methylate ein cytosine in dieser Folge. Durch diese Handlung schützen sie DNA vor der Spaltung durch Beschränkungsenzyme des Typs II, die dieselbe Folge erkennen

m5C methyltransferases (c-5 cytosine-spezifische DNA methylase) (C5 Mtase) sind Enzyme dass spezifisch methylate der c-5 Kohlenstoff von cytosines in der DNA, um C5-methylcytosine zu erzeugen. In Säugetierzellen, cytosine-spezifischer methyltransferases methylate bestimmte Folgen von CpG, die, wie man glaubt, Genausdruck und Zellunterscheidung abstimmen. In Bakterien sind diese Enzyme ein Bestandteil von Beschränkungsmodifizierungssystemen und Aufschlag als wertvolle Werkzeuge für die Manipulation der DNA. Die Struktur von HhaI methyltransferase (M.HhaI) ist zu 2.5 A aufgelöst worden: Das Molekül faltet sich in 2 Gebiete - ein größeres katalytisches Gebiet, das katalytisch und cofactor verbindliche Seiten und ein kleineres DNA-Anerkennungsgebiet enthält.

De novo und Wartungs-DNA MTases

De novo methyltransferases erkennen etwas in der DNA an, die ihnen kürzlich methylate cytosines erlaubt. Diese werden hauptsächlich in der frühen Embryo-Entwicklung ausgedrückt, und sie stellen das Muster von methylation auf.

Wartung methyltransferases fügt methylation zur DNA hinzu, wenn ein Ufer bereits methylated ist. Diese arbeiten überall im Leben des Organismus, um das methylation Muster aufrechtzuerhalten, das durch den de novo methyltransferases gegründet worden war, IST.

Säugetier-DNA methyltransferase (DNMT)

Drei aktive DNA methyltransferases ist in Säugetieren identifiziert worden. Sie werden genannt, und. Ein viertes als DNMT2 vorher bekanntes Enzym ist nicht eine DNA methyltransferase (sieh unten).

ist ein Protein, das nah mit DNMT3A und DNMT3B in der Struktur verbunden ist und für die DNA methylation kritisch ist, aber scheint, selbstständig untätig zu sein.

DNMT 1

DNMT1 ist die reichlichste DNA methyltransferase in Säugetierzellen, und betrachtet, die Schlüsselwartung methyltransferase in Säugetieren zu sein. Es vorherrschend methylates hemimethylated CpG di-nucleotides im Säugetiergenom. Dieses Enzym ist 7-zum 100-fachen, der auf der hemimethylated DNA im Vergleich zum unmethylated Substrat in vitro aktiver ist, aber es ist noch an de novo methylation aktiver als anderer DNMTs. Das Anerkennungsmotiv für das menschliche Enzym schließt nur drei der Basen in CpG dinuclotide Paar ein: ein C auf einem Ufer und CpG auf dem anderen. Diese entspannte Substrat-Genauigkeitsvoraussetzung erlaubt es methylate ungewöhnlichen Strukturen wie DNA-Schlüpfrigkeitszwischenglieder an de novo Raten, die seiner Wartungsrate gleichkommen. Wie andere DNA cytosine-5 methyltransferases das menschliche Enzym erkennt an hat cytosines in der doppelten gestrandeten DNA geschnipst und funktioniert durch den Nucleophilic-Angriffsmechanismus. In menschlichen Krebs-Zellen ist DNMT1 sowohl für de novo als auch für Wartung methylation von Geschwulst-Entstörgerät-Genen verantwortlich. Das Enzym ist ungefähr 1,620 Aminosäuren lange. Die ersten 1,100 Aminosäuren setzen das Durchführungsgebiet des Enzyms ein, und die restlichen Rückstände setzen das katalytische Gebiet ein. Diese werden durch Gly-Lys-Wiederholungen angeschlossen. Beide Gebiete sind für die katalytische Funktion von DNMT1 erforderlich.

DNMT1 hat mehrere isoforms, den somatischen DNMT1, eine Verbindungsvariante (DNMT1b) und ein oocyte-spezifischer isoform (DNMT1o). DNMT1o wird synthetisiert und im Zytoplasma des oocyte versorgt und zum Zellkern während der frühen embryonischen Entwicklung verlagert, während der somatische DNMT1 immer im Kern des somatischen Gewebes gefunden wird.

DNMT1 ungültiger Mutant waren embryonische Stammzellen lebensfähig und haben einen kleinen Prozentsatz der methylated DNA und methyltransferase Tätigkeit enthalten. Maus-Embryos homozygous für ein Auswischen in Dnmt1 sterben an der Schwangerschaft von 10-11 Tagen.

TRDMT1 (früher bekannt als DNMT2)

Obwohl dieses Enzym starke Folge-Ähnlichkeiten mit 5-methylcytosine methyltransferases sowohl von prokaryotes als auch von eukaryotes 2006 hat, wurde das Enzym zur methylate Position 38 in der aspartic sauren Übertragungs-RNS gezeigt und tut nicht methylate DNA. Um diese verschiedene Funktion zu widerspiegeln, ist der Name für diesen methyltransferase ausser TRDMT1 (tRNA aspartic Säure methyltransferase 1) geändert worden, um seine biologische Funktion besser zu widerspiegeln. TRDMT1 ist die erste RNS cytosine methyltransferase, um in einem Menschen identifiziert zu werden.

DNMT 3

DNMT3 ist eine Familie der DNA methyltransferases, der methylate hemimethylated und unmethylated CpG an derselben Rate gekonnt hat. Die Architektur von DNMT3 Enzymen ist diesem von DNMT1 mit einem einem katalytischen Gebiet beigefügten Durchführungsgebiet ähnlich. Es gibt drei bekannte Mitglieder der DNMT3 Familie: DNMT3a, 3b, und 3L.

DNMT3a und DNMT3b können methylation-unabhängige Genverdrängung vermitteln. DNMT3a kann co-localize mit dem heterochromatin Protein (HP1) und methyl-CpG-binding Protein (MeCBP). Sie können auch mit DNMT1 aufeinander wirken, der ein kooperatives Ereignis während der DNA methylation sein könnte. DNMT3a bevorzugt CpG methylation CpA, CpT und CpC methylation, obwohl es scheint, eine Folge-Vorliebe von methylation für DNMT3a und DNMT3b zu geben. DNMT3a methylates Seiten von CpG an einer Rate viel langsamer als DNMT1, aber größer als DNMT3b.

DNMT3L enthält DNA methyltransferase Motive und ist erforderlich, um mütterliche Genomic-Abdrucke zu gründen, trotz, katalytisch untätig zu sein. DNMT3L wird während gametogenesis ausgedrückt, wenn Genomic-Prägung stattfindet. Der Verlust von DNMT3L führt zu bi-allelic Ausdruck von durch das mütterliche Allel normalerweise nicht ausgedrückten Genen. DNMT3L wirkt mit DNMT3a und DNMT3b und co-localized im Kern aufeinander. Obwohl DNMT3L unfähig von methylation scheint, kann er an der transcriptional Verdrängung teilnehmen.

Klinische Bedeutung

Wegen der epigenetic Effekten der DNMT Familie sind einige DNMT Hemmstoffe unter der Untersuchung für die Behandlung von einigen Krebsen:

• Vidaza, der in einer Probe der Phase II für AML (5-azacitidine) ist)
• Dacogen (decitabine) in Proben der Phase III für AML und CML

Siehe auch

• Methyltransferase
• DNA methylation
• PRMT4 Pfad

Weiterführende Literatur

• S S Smith (1994). Biologische Implikationen des Mechanismus der Handlung der Menschlichen DNA (Cytosine-5) Methyltransferase Fortschritt in der Nukleinsäure-Forschung und Molekularen Biologie 49: 65-111.

• S Pradhan & PO Esteve (2003). Säugetier-DNA (cytosine-5) methyltransferases und ihr Ausdruck. Klinische Immunitätsforschung 109: 6-16.

• MG Goll und TH Bestor (2005). Eukaryotic cytosine methyltransferase. Jährliche Rezension der Biochemie 74: 481-514

Links

• Information über die DNA methyltransferases und DNA methylation an epigeneticstation.com
• Daten für eine DNA methyltransferase (DNMT) Antikörper