DNA-adeninmetylas
| Platsspecifika DNA-metyltransferas (adeninspecifika) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| identifierare | |||||||||
| EG nr. | 2.1.1.72 | ||||||||
| CAS-nr. | 69553-52-2 | ||||||||
| Databaser | |||||||||
| IntEnz | IntEnz-vy | ||||||||
| BRENDA | BRENDA inträde | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme-vy | ||||||||
| KEGG | KEGG inträde | ||||||||
| MetaCyc | Metabolisk väg | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB- strukturer | RCSB PDB PDBe PDB summa | ||||||||
| |||||||||
DNA-adeninmetylas , (Dam-metylas) (även platsspecifikt DNA-metyltransferas (adeninspecifikt), EC 2.1.1.72 , modifieringsmetylas , restriktionsmodifieringssystem ) är ett enzym som lägger till en metylgrupp till adeninet i sekvens 5 '-GATC-3' i nysyntetiserat DNA . Omedelbart efter DNA-syntes förblir dottersträngen ometylerad under en kort tid. Det är ett föräldralöst metyltransferas som inte är en del av ett restriktionsmodifieringssystem och reglerar genuttryck. Detta enzym katalyserar följande kemiska reaktion
- S-adenosyl-L-metionin + DNA-adenin S-adenosyl-L-homocystein + DNA 6-metylaminopurin
Detta är en stor grupp enzymer som är unika för prokaryoter och bakteriofager.
E. coli DNA-adeninmetyltransferasenzymet (Dam) används i stor utsträckning för kromatinprofileringstekniken, DamID . I vilken fördämningen är sammansmält med ett DNA-bindande protein av intresse och uttrycks som en transgen i en genetiskt handhavbar modellorganism för att identifiera proteinbindningsställen.
Roll i missmatch reparation av DNA
När DNA-polymeras gör ett fel som resulterar i ett felaktigt baspar eller en liten insättning eller deletion under DNA-syntes , kommer cellen att reparera DNA:t genom en väg som kallas felmatchningsreparation . Emellertid måste cellen kunna skilja mellan mallsträngen och den nysyntetiserade strängen. I vissa bakterier metyleras DNA-strängar av Dam-metylas , och därför, omedelbart efter replikering , kommer DNA:t att hemimetyleras. Ett reparationsenzym, MutS , binder till felparningar i DNA och rekryterar MutL, som därefter aktiverar endonukleaset MutH . MutH binder hemimetylerade GATC-ställen och när den aktiveras kommer den selektivt att klyva den ometylerade dottersträngen, vilket tillåter helikas och exonukleaser att skära ut den begynnande strängen i regionen som omger felparningen. Strängen återsyntetiseras sedan av DNA-polymeras III .
Roll i reglering av replikering
Avfyrningen av replikationsursprunget (oriC) i bakterieceller är mycket kontrollerat för att säkerställa att DNA-replikation endast sker en gång under varje celldelning. En del av detta kan förklaras av den långsamma hydrolysen av ATP av DnaA, ett protein som binder till upprepningar i oriC för att initiera replikation. Dam-metylas spelar också en roll eftersom oriC har 11 5'-GATC-3'-sekvenser (i E. coli ). Omedelbart efter DNA-replikering hemimetyleras oriC och sekvestreras under en tidsperiod. Först efter detta frisätts oriC och måste metyleras helt av Dam-metylas innan DnaA-bindning sker.
Roll i reglering av proteinuttryck
Dam spelar också en roll i främjandet och undertryckandet av RNA-transkription . I E. coli nedströms GATC-sekvenser metyleras , vilket främjar transkription. Till exempel kontrolleras pyelonefrit -associerad pili (PAP) fasvariation i uropatogena E. coli av Dam genom metylering av de två GATC-ställena proximala och distala till PAP- promotorn . Med tanke på dess roll som proteinreglering i E. coli är Dam-metylasgenen icke-essentiell eftersom en knockout av genen fortfarande lämnar bakterierna livskraftiga. Bibehållandet av livsduglighet trots en damgenen ses även hos Salmonella och Aggregatibacter actinomycetemcomitans . I organismer som Vibrio cholerae och Yersinia pseudotuberculosis är dock damgenen väsentlig för livsduglighet . En knockout av dam -genen i Aggregatibacter actinomycetemcomitans resulterade i oreglerade nivåer av proteinet leukotoxin och minskade även mikrobens förmåga att invadera orala epitelceller. Dessutom avslöjade en studie på Dam-metylasbrist Streptococcus mutans , en tandpatogen, dysregleringen av 103 gener av vilka några inkluderar kariogen potential.
Strukturella egenskaper
Likheten i de katalytiska domänerna av C5-cytosinmetyltransferaser och N6- och N4-adeninmetyltransferaser gav stort intresse för att förstå grunden för funktionella likheter och olikheter. Metyltransferaserna eller metylaserna klassificeras i tre grupper (grupperna a, β och y) baserat på den sekventiella ordningen av vissa 9 motiv och Target Recognition Domain (TRD). Motiv I består av en Gly-X-Gly-tripeptid och hänvisas till som G-loopen och är inblandad i bindningen av S- Adenosylmetionin- kofaktorn. Motiv II är mycket konserverat bland N4- och N6-adeninmetylaser och innehåller en negativt laddad aminosyra följt av en hydrofob sidokedja i de sista positionerna av β2-strängen för att binda AdoMet . Motiv III är också inblandat i bindningen av Adomet. Motiv IV är särskilt viktigt och välkänt i metylaskarakteriseringar. Den består av en diprolylkomponent och är mycket konserverad bland N6-adeninmetyltransferaser som DPPY-motiv, men detta motiv kan variera för N4-adenin och C5-cytosinmetyltransferaser. DPPY-motivet har visat sig vara väsentligt för AdoMet-bindning. Motiv IV-VIII spelar en roll i den katalytiska aktiviteten, medan motiv 1-III och X spelar en roll vid bindning av kofaktorn. För N6-adeninmetylaser är den sekventiella ordningen för dessa motiv som sådana: N-terminal - X - I - II - III - TRD - IV - V - VI - VII - VIII - C-terminal och E . coli Dam-metylas följer denna strukturella sekvens. Ett kristallografiexperiment från 2015 visade att E . coli Dam-metylas kunde binda icke-GATC-DNA med samma sekvens av motiv som diskuterades; författarna hävdar att den erhållna strukturen skulle kunna tjäna som skäl för undertryckande av transkription som inte är metyleringsbaserad.
Orphan bakteriella och bakteriofag metylaser
Dam-metylas är ett föräldralöst metyltransferas som inte är en del av ett restriktionsmodifieringssystem utan fungerar oberoende för att reglera genuttryck, felmatchningsreparation och bakteriell replikation bland många andra funktioner. Detta är inte det enda exemplet på ett föräldralöst metyltransferas eftersom det finns cellcykelreglerat metyltransferas (CcrM) som metylerar 5'-GANTC-'3 hemi-metylerat DNA för att kontrollera livscykeln för Caulobacter crescentus och andra relaterade arter.
Till skillnad från deras bakteriella motsvarigheter existerar även fagorphan methyltransferaser och framför allt i T2, T4 och andra T-even bakteriofager som infekterar E. coli. I en studie identifierades det att trots att de delar någon sekvenshomologi, delar E. coli och T4 Dam metylasaminosyrasekvenserna sekvensidentitet på upp till 64 % i fyra regioner med 11 till 33 rester långa, vilket antyder ett gemensamt evolutionärt ursprung för bakterien och fagmetylasgener. T2- och T4-metylaserna skiljer sig från E. coli Dam-metylas i inte bara deras förmåga att metylera 5-hydroximetylcytosin utan även att metylera icke-kanoniska DNA-ställen. Trots omfattande in vitro- karaktärisering av dessa utvalda få metyltransferaser av föräldralösa fag är deras biologiska syfte fortfarande inte klart.
