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| 部位特異的 DNA メチルトランスフェラーゼ (アデニン特異的) | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 2.1.1.72 | ||||||||
| CAS番号 | 69553-52-2 | ||||||||
| データベース | |||||||||
| インテンズ | IntEnzビュー | ||||||||
| ブレンダ | BRENDAエントリー | ||||||||
| エクスパス | NiceZyme ビュー | ||||||||
| ケッグ | KEGGエントリー | ||||||||
| メタサイク | 代謝経路 | ||||||||
| プリアモス | プロフィール | ||||||||
| PDB構造 | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
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DNAアデニンメチラーゼ（Dam）[1]（部位特異的DNAメチルトランスフェラーゼ（アデニン特異的）、EC 2.1.1.72、修飾メチラーゼ、制限修飾システムとも呼ばれる）は、新しく合成されたDNAの配列5'-GATC-3'のアデニンにメチル基を付加する酵素である。[2] [3] DNA合成直後、娘鎖は短時間メチル化されていないままである。[4]これは、制限修飾システムの一部ではない孤児メチルトランスフェラーゼであり、遺伝子発現を調節する。[5] [6] [7] [8]この酵素は、次の化学反応を触媒する。
- S-アデノシル-L-メチオニン + DNA アデニンS-アデノシル-L-ホモシステイン + DNA 6-メチルアミノプリン
これは原核生物とバクテリオファージに特有の酵素の大きなグループです。[9]
大腸菌DNAアデニンメチルトランスフェラーゼ酵素（Dam）は、クロマチンプロファイリング技術DamIDに広く使用されています。DamIDでは、Damを目的のDNA結合タンパク質に融合し、遺伝的に扱いやすいモデル生物でトランスジーンとして発現させてタンパク質結合部位を同定します。[10]
DNAのミスマッチ修復における役割
DNAポリメラーゼがDNA合成中にミスマッチ塩基対や小さな挿入または欠失を引き起こすエラーを起こすと、細胞はミスマッチ修復と呼ばれる経路によってDNAを修復する。しかし、細胞はテンプレート鎖と新しく合成された鎖を区別できなければならない。一部の細菌では、DNA鎖はDamメチラーゼによってメチル化されるため、複製直後にDNAはヘミメチル化される。[4]修復酵素MutSはDNAのミスマッチに結合してMutLをリクルートし、続いてエンドヌクレアーゼMutHを活性化する。MutHはヘミメチル化されたGATC部位に結合し、活性化されるとメチル化されていない娘鎖を選択的に切断し、ヘリカーゼとエキソヌクレアーゼがミスマッチの周囲の領域で新生鎖を切除できるようにする。[4] [11] その後、鎖はDNAポリメラーゼIIIによって再合成される。
複製の制御における役割
細菌細胞における複製起点(oriC)の発火は、DNA 複製が各細胞分裂中に 1 回だけ発生するように高度に制御されています。この理由の一部は、oriC 内の繰り返しに結合して複製を開始するタンパク質である DnaA による ATP の緩やかな加水分解によって説明できます。oriC には 11 個の 5'-GATC-3' 配列があるため (大腸菌の場合)、Dam メチラーゼも役割を果たします。DNA 複製の直後、oriC はヘミメチル化され、一定期間隔離されます。その後、oriC は解放され、DnaA 結合が発生する前に Dam メチラーゼによって完全にメチル化される必要があります。
タンパク質発現の調節における役割
DamはRNA転写の促進と抑制にも関与している。大腸菌では下流のGATC配列がメチル化され、転写を促進する。例えば、尿路病原性大腸菌の腎盂腎炎関連線毛（PAP）相変異は、PAPプロモーターの近位と遠位の2つのGATC部位のメチル化を介してDamによって制御されている。[12]大腸菌におけるタンパク質調節の役割を考えると、Damメチラーゼ遺伝子は必須ではなく、遺伝子をノックアウトしても細菌は生存できる。[13] dam遺伝子ノックアウトにもかかわらず生存能力が保持されることは、サルモネラ菌やAggregatibacter actinomycetemcomitansでも見られる。[14] [15]しかし、コレラ菌やエルシニア偽結核菌などの生物では、dam遺伝子は生存に必須である。[16]アグリゲティバクター・アクチノマイセテムコミタンスのdam遺伝子のノックアウトは、タンパク質であるロイコトキシンのレベルを調節不全にし、また、口腔上皮細胞に侵入する微生物の能力を低下させた。[15]さらに、歯科病原体であるDamメチラーゼ欠損ストレプトコッカス・ミュータンスに関する研究では、103個の遺伝子の調節不全が明らかになり、そのうちのいくつかにはう蝕原性の可能性が含まれていた。[16]
構造上の特徴
C5-シトシンメチルトランスフェラーゼとN6およびN4-アデニンメチルトランスフェラーゼの触媒ドメインの類似性は、機能的類似点と相違点の基礎を理解する上で大きな関心を集めました。メチルトランスフェラーゼまたはメチラーゼは、特定の9つのモチーフの順序と標的認識ドメイン（TRD）に基づいて、3つのグループ（グループα、β、γ）に分類されます。[17]モチーフIはGly-X-Glyトリペプチドで構成され、Gループと呼ばれ、S-アデノシルメチオニン補因子の結合に関与しています。[18]モチーフIIは、N4およびN6-アデニンメチラーゼ間で高度に保存されており、β2ストランドの最後の位置に負に帯電したアミノ酸とそれに続く疎水性側鎖を含み、AdoMetに結合します。[17]モチーフIIIもAdometの結合に関係している。モチーフIVは特に重要で、メチラーゼの特性解析においてよく知られている。これはジプロリル成分で構成され、DPPYモチーフとしてN6-アデニンメチルトランスフェラーゼ間で高度に保存されているが、このモチーフはN4-アデニンメチルトランスフェラーゼとC5-シトシンメチルトランスフェラーゼでは異なる可能性がある。DPPYモチーフはAdoMetの結合に必須であることがわかっている。[19]モチーフIV-VIIIは触媒活性において役割を果たし、モチーフ1-IIIとXは補因子の結合において役割を果たす。N6-アデニンメチラーゼの場合、これらのモチーフの順序は次の通りである：N末端 - X - I - II - III - TRD - IV - V - VI - VII - VIII - C末端そしてE. coli Damメチラーゼはこの構造順序に従う。[17] 2015年の結晶構造解析実験では、大腸菌Damメチラーゼが、議論されたモチーフと同じ配列を持つ非GATC DNAに結合できることが示されました。著者らは、得られた構造がメチル化に基づかない転写の抑制の根拠となる可能性があると主張しています。[20]
孤立細菌およびバクテリオファージのメチラーゼ
Damメチラーゼは、制限修飾システムの一部ではないが、遺伝子発現、ミスマッチ修復、細菌の複製など多くの機能を制御するために独立して機能する孤児メチルトランスフェラーゼである。これは孤児メチルトランスフェラーゼの唯一の例ではなく、 5'-GANTC-'3ヘミメチル化DNAをメチル化してCaulobacter crescentusやその他の関連種のライフサイクルを制御する細胞周期制御メチルトランスフェラーゼ（CcrM）が存在する。 [21]
細菌のメチル基転移酵素とは異なり、ファージオーファンメチル基転移酵素も存在し、最も顕著なのは大腸菌に感染するT2、T4、その他のT-evenバクテリオファージである。[5]ある研究では、配列相同性は共有しているものの、大腸菌とT4 Damメチラーゼのアミノ酸配列は、11～33残基長の4つの領域で最大64%の配列同一性を共有していることが確認されており、これは細菌とファージのメチラーゼ遺伝子の進化的起源が共通していることを示唆している。[22] T2およびT4メチラーゼは、5-ヒドロキシメチルシトシンをメチル化する能力だけでなく、非標準的なDNA部位もメチル化する能力において大腸菌Damメチラーゼと異なる。これらの選ばれた少数のファージオーファンメチル基転移酵素の広範なin vitro特性評価にもかかわらず、その生物学的目的はまだ明らかではない。[5]
参照
参考文献
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外部リンク
- http://fangman-brewer.genetics.washington.edu/hemimethylation.html
