Цитозин(С5)-ДНК-метилтрансферазы эукариот

Цитозин(С5)-ДНК-метилтрансферазы катализируют перенос метальной группы с 3-аденозилметионина на остатки цитозина в специфических последовательностях двунитевой ДНК с образованием 5-метилцитозина и 5-аденозилгомоцистеина. Эта реакция необратима. Сравнительный анализ первичных структур прокариотических и эукариотических ДНК-метилаз позволяет отнести их к одному классу ферментов, имеющих одинаковую каталитическую структуру. Все эти ферменты являются мономерными белками и отличаются присутствием в их структуре ряда консервативных гомологичных областей (мотивов), детерминирующих специфические ферментативные функции. В структуре большинства цитозин(С5)-ДНК-метилтрансфераз присутствует до 10 консервативных участков, расположенных в строго определенной последовательности. В результате сравнения первичных структур цитозин(С5)-ДНК-метилтрансфераз обнаружена связь каталитической функции этих ферментов с их консервативными мотивами, в то время как функция сайт-специфического узнавания связана с вариабельным участком TRD (target –recognizing domain). Анализ аминокислотных последовательностей цитозин(С5)-ДНК-метилтрансфераз выявляет среди 10 консервативных блоков аминокислот четыре мотива с умеренной гомологией (II, III, V и VII), которые могут отсутствовать у некоторых ферментов, и шесть мотивов с высокой степенью гомологии (I, IV, VI, VIII, IX и X). Между VIII и IX мотивами расположена вариабельная область ТRD, существенно различающаяся у сайт-специфических метилтрансфераз по аминокислотной последовательности и ее длине. Таким образом, консервативные мотивы ответственны за осуществление обшей для всех метилтрансфераз функции каталитического переноса метильной группы с молекулы 5-аденозилметионина на ДНК, в то время как вариабельная область ТRD определяет узнавание специфической последовательности ДНК и метилирование в ней гетероциклического основания. Схема структуры Dnmt1 приведена на рис…

Рис… Рис. 1. Структура Dnmt1 -семейства ДН К-метилтрансфераз.

Показано, что N- и С-концевые домены белка разделены G К-повторами. Римские цифры — основные консервативные мотивы С-концевого каталитического домена; TRD — область, ответственная за узнавание специфической метилируемой последовательности. В N-концевом регуляторном домене отмечены функциональные последовательности, детерминирующие связывание ядерного антигена пролиферируюших клеток (РСNА), сигнал ядерной локализации (NLS), нацеливание белка в точки репликации ДНК (ТRF), связывание с ионами Zn²⁺ (Суs-rich), гомологию с полибромо-1-белком (РВНD). Меt(s))и Меt(о)- N-концевые положения соответственно соматической и ооцит-специфической форм белка.

Эукариотические ДНК-металазы осуществляют метилирование цитозина в полуметилированной реплицирующейся ДНК в симметричных последовательностях СрG и СрNpG, что представляет собой полуконсервативный тип наследования картины метилирования родительской ДНК (так называемое поддерживающее метилирование), а также метилирование полностью неметилированных последовательностей, т.е. метилирование ДНК dе поvо.