ADN metiltransferase | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
estrutura cristalina do encima de restrición de tipo I proteína ecoki m (ec 2.1.1.72) (m.ecoki) | |||||||||
Identificadores | |||||||||
Símbolo | N6_Mtase | ||||||||
Pfam | PF02384 | ||||||||
Pfam clan | CL0063 | ||||||||
InterPro | IPR003356 | ||||||||
PROSITE | PDOC00087 | ||||||||
|
ADN metiltransferase | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identificadores | |||||||||
Símbolo | HsdM_N | ||||||||
Pfam | PF12161 | ||||||||
|
ADN metiltransferase | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
estrutura da dnmt2 humana, un homólogo enigmático de ADN metiltransferas | |||||||||
Identificadores | |||||||||
Símbolo | DNA_methylase | ||||||||
Pfam | PF00145 | ||||||||
Pfam clan | CL0063 | ||||||||
InterPro | IPR001525 | ||||||||
PROSITE | PDOC00089 | ||||||||
SCOPe | 1hmy / SUPFAM | ||||||||
CDD | cd00315 | ||||||||
|
ADN metiltransferase | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
estrutura cristalina da metiltransferase mboiia (Moraxella bovis) | |||||||||
Identificadores | |||||||||
Símbolo | N6_N4_Mtase | ||||||||
Pfam | PF01555 | ||||||||
Pfam clan | CL0063 | ||||||||
InterPro | IPR002941 | ||||||||
PROSITE | PDOC00088 | ||||||||
SCOPe | 1boo / SUPFAM | ||||||||
|
En bioquímica, a familia da ADN metiltransferase (ou DNA metiltransferase, DNA MTase) é unha familia de encimas que cataliza a transferencia dun grupo metilo (CH3) ao ADN. A metilación do ADN é necesaria para moitas funcións biolóxicas. Todas as ADN metiltransferases usan a S-adenosilmetionina (SAM) como doante de metilos.
As MTases poden dividirse en tres tipos segundo as reaccións químicas que catalizan:
As m6A e m4C metiltransferases encóntranse fundamentalmente en procariotas. As m5C metiltransfereases encóntranse nalgúns eucariotas inferiores, na maioría das plantas superiores e en moitos animais.
As m6A metiltransferases (ADN metilase específica de adenina N-6) (A-Mtase) son encimas que metilan especificamente o grupo amino en posición C-6 de adeninas no ADN. Atópanse nos tres tipos existentes de sistemas de restrición-modificación bacterianos (nos sistemas de tipo I a A-Mtase é o produto do xene hsdM, e nos de tipo III é o produto do xene mod). Estes encimas son responsables da metilaciónde secuencias específicas de ADN coa finalidade de impediren que o hóspede dixira o seu propio xenoma por medio dos seus propios encimas de restrición. Estas metilases teñen a mesma especificidade de secuencia que os seus encimas de restrición correspondentes. Estes encimas conteñen un motivo conservado, que é Asp/Asn-Pro-Pro-Tyr/Phe, situado nas súas seccións N-terminais. Esta rexión conservada podería estar implicada na unión co substrato ou na actividade catalítica.[1][2][3][4] Obtívose a estrutura secundaria da N6-MTase TaqI (M.TaqI) a unha resolución de 2,4 Å. A molécula está pregada formando dous dominios, un dominio N-terminal catalítico, que contén os sitios de unión catalíticos e para o cofactor, e comprende unha folla beta de 9 febras central, rodeada de 5 hélices; e un dominio de recoñecemento do ADN C-terminal, que está formado por 4 pequenas follas beta e 8 hélices alfa. Os dominios N- e C-terminais forman unha fenda que acomoda o substrato (ADN).[5] Propúxose unha clasificación das N-MTases, baseada nos arranxos dos motivos conservados (CM).[4] Segundo esta clasificación, as N6-MTases que teñen un motivo DPPY (CM II) que aparece despois do motivo FxGxG (CM I) denomínanse N6-adenina MTases de clase D12. O sistema de restrición-modificación está composto por tres polipéptidos, chamados R, M e S. As subunidades M (hsdM) e S xuntas forman unha metiltransferase que metila dous residuos de adenina en febras complementarias dunha secuencia de recoñecemento do ADN bipartita. En presenza da subunidade R, o complexo pode tamén actuar como unha endonuclease, uníndose á mesma secuencia diana pero cortando o ADN a certa distancia dese sitio. Que o ADN sexa cortado ou modificado depende do estado de metilación da secuencia diana. Cando o sitio diana non está modificado, o ADN vai ser cortado, pero cando o sitio diana está hemimetilado, o complexo actúa como unha metiltransferase de mantemento, modificando o ADN para que ambas as febras sexan metiladas. O hsdM contén un dominio en hélice alfa no N-terminal, chamado dominio HsdM N-terminal.[6]
As m4C metiltransferases (ADN metilases específicas de citosina N-4) son encimas que metilan especificamente o grupo amino na posición C-4 de citosinas no ADN.[4] Estes encimas son compoñentes dos sistemas de restrición modificación de tipo II de procariotas. Recoñecen unha secuencia específica no ADN e metilan unha citosina desa secuencia. Con esta acción protexen o ADN da clivaxe realizada polos encimas de restrición de tipo II que recoñecen a mesma secuencia.
As m5C metiltransferases (ADN metilases específicas de citosina C-5) (C5 Mtase) son encimas que metilan especificamente o carbono C-5 de citosinas no ADN para producir C5-metilcitosina.[7][8][9] En células de mamífero, as metiltransferases específicas de citosina metilan certas secuencias CpG, que se cre que modulan a expresión xénica e a diferenciación celular. En bacterias, estes encimas son un compoñente dos sistemas de restrición-modificación e serven como ferramentas valiosas para a manipulación do ADN.[8][10] A estrutura secundaria da metiltransferase HhaI (M.HhaI) obtívose cunha resolución de 2,5 Å: a molécula prégase en dous dominios, un máis grande e catalítico, que contén o sitio catalítico e o do cofactor, e outro máis pequeno para o recoñecmento do ADN.[11]
As metiltransferases de novo recoñecen algún sinal no ADN que fai que metilen a máis (novas) citosinas. Estes encimas exprésanse principalmente nas etapa temperás do desenvolvemento embrionario e establecen o patrón de metilación.
As metiltransferases de mantemento metilan o ADN cando unha febra está xa metilada. Funcionan durante toda a vida do organismo para manteren o patrón de metilación que fora previamente establecido polas metiltransferases de novo.
Identificáronse tres ADN metiltransferases activas en mamíferos. Chámanse DNMT1,[12] DNMT3A,[13] e DNMT3B.[14] Un cuarto encima previamente coñecido como DNMT2 non é, en realidade, unha ADN metiltransferase (véxase máis abaixo).
A DNMT3L[15] é unha proteína moi relacionada con DNMT3A e DNMT3B en estrutura e fundamental para a metilación do ADN, pero parece que é inactiva por si soa.
A DNMT1 é a ADN metiltransferase máis abondosa nas células de mamíferos, e considérase que é a metiltransferase de mantemento esencial en mamíferos. Metila predominantemente dinucleótidos CpG hemimetilados no xenoma de mamíferos. Este encima é de 7 a 100 veces máis activo no ADN hemimetilado en comparación co substrato non metilado in vitro, pero é aínda máis activo realizando a metilación de novo que outras DNMTs. O motivo de recoñecemento do encima humano implica só tres das bases no par dinucleotídico CpG: unha C nunha febra e CpG na outra. Este especificidade de substrato pouco estrita permítelle que metile estruturas infrecuentes como intermediarios de slippage no ADN a velocidades de metiltransferase de novo que igualan as súas velocidades como metiltransferase de mantemento.[16] Como outras ADN metiltransferases citosina-5, o encima humano recoñece certas citosinas en ADN bicatenario e funciona por medio dun ataque nucleofílico.[17] En células cancerosas humanas, a DNMT1 é responsable tanto da metilación de novo coma da de mantemento dos xenes supresores de tumores.[18][19] O encima ten uns 1.620 aminoácidos. Os seus primeiros 1.100 aminoácidos constitúen o dominio regulador do encima, e os restantes forman o dominio catalítico. Estes dominios están unidos por repeticións de Gly-Lys. Requírense os dous dominios para a función catalítica da DNMT1.
A DNMT1 ten varias isoformas, que son: a DNMT1 somática, unha variante de empalme (DNMT1b) e unha isoforma específica do ovocito (DNMT1o). A DNMT1o sintetízase e almacénase no citoplasma do ovocito e é translocada ao núcleo celular durante o desenvolvemento embrionario temperán, mentres que a DNMT1 somática encóntrase sempre no núcleo das células dos tecidos somáticos.
O mutante nulo para DNMT1 de células nai embrionarias é viable e contén unha pequena porcentaxe de ADN metilado e actividade de metiltransferase. Os embrións de rato homocigotos para unha deleción en Dnmt1 morren aos 10–11 días de xestación.[20]
Aínda que este encima ten fortes semellanzas de secuencia coas 5-metilcitosina metiltransferases de procariotas e de eucariotas, en 2006, atopouse que o encima metilaba a posición 38 nun ARN transferente do ácido aspártico e non metilaba o ADN.[21] Para reflectir na nomenclatura esta diferente función, o nome desta metiltransferase foi cambiado de DNMT2 a TRDMT1 (ARNt do ácido aspártico metiltransferase 1), que indica mellor a súa función biolóxica.[22] A TRDMT1 é a primeira ARN citosina metiltransferase que foi identificada en humanos.
A DNMT3 é unha familia de ADN metiltransferases que poden metilar á mesma velocidade sitios CpG hemimetilados e non metilados.[23] A arquitectura dos encimas DNMT3 é similar á dos DNMT1, xa que teñen unha rexiónn reguladora unida a a un dominio catalítico. Coñécense tres membros da familia DNMT3, que son: DNMT3a, 3b, e 3L.
A DNMT3a e a DNMT3b poden mediar a represión de xenes independente de metilación. A DNMT3a pode colocalizar xunto coa proteína da heterocromatina 1 (HP1) e a proteína de unión a metil CpG (MeCBP). Tamén poden interaccionar con DNMT1, o cal podería ser un evento cooperativo durante a metilación do ADN. A DNMT3a prefire a metilación de CpG mellor que a metilación de CpA, CpT, e CpC, aínda que parece ser que DNMT3a e DNMT3b teñen certa preferencia de secuencia de metilación. A DNMT3a metila sitios CpG a unha velocidade moito máis lenta que DNMT1, pero maior que a de DNMT3b.
A DNMT3L contén un motivo de ADN metiltransferase e é necesaria para establecer a impronta xenómica materna, a pesar de ser cataliticamente inactiva. A DNMT3L exprésase durante a gametoxénese cando ten lugar a impronta xenómica. A perda de DNMT3L dá lugar á expresión bialélica de xenes que normalmente non se expresan polo alelo materno. A DNMT3L interacciona con DNMT3a e DNMT3b e está colocalizada no núcleo. Aínda que a DNMT3L parece ser incapaz de metilar, pode participar na represión da transcrición.
Debido aos efectos epixenéticos da familia DNMT, están a investigarse algúns inhibidores de DNMT para o tratamento dalgúns cancros. Entre eles están:[24]
Este artigo contén información en dominio público procedente de Pfam e InterPro IPR001525, IPR003356, IPR012327 e IPR002941.