メチル化

メチオニンシンターゼは、ホモシステイン（Hcy）からメチオニン（Met）を再生します。全体の反応では、5-メチルテトラヒドロ葉酸（N ⁵ -MeTHF）がテトラヒドロ葉酸（THF）に変換されると同時に、メチル基がHcyに転移してMetが生成されます。メチオニン合成には、コバラミン依存性とコバラミン非依存性があります。植物は両方の合成経路を持ち、動物はメチルコバラミン依存性の経路に依存しています。

メチルコバラミン依存性酵素では、反応はピンポン反応の2段階で進行する。まず、N ⁵ -MeTHFから酵素結合コバラミン（Cob、別名ビタミンB12）中のCo(I)へのメチル基の転移によって酵素は反応状態に準備され、Me-Co(III)を含むメチルコバラミン（Me-Cob）が形成され、酵素が活性化される。次に、酵素結合亜鉛に配位して反応性チオラートを形成したHcyがMe-Cobと反応する。活性化されたメチル基はMe-CobからHcyチオラートに転移し、Cob中のCo(I)が再生され、Metが酵素から放出される。^{[ 5 ]}

DNAメチル化は、シトシンを5-メチルシトシンに変換することです。Me-CpGの形成は、DNAメチルトランスフェラーゼという酵素によって触媒されます。脊椎動物では、DNAメチル化は通常、CpG部位（シトシン-リン酸-グアニン部位、つまりDNA配列でシトシンの直後にグアニンが続く部位）で起こります。哺乳類では、DNAメチル化は体細胞で一般的であり、 ^{[ 7 ]} CpG部位のメチル化がデフォルトであるようです。^{[ 8 ] [ 9 ]}ヒトのDNAでは、CpG部位の約80～90%がメチル化されていますが、 CpGアイランドと呼ばれる特定の領域はCGに富んでおり（シトシンとグアニン含有量が高く、約65%がCG残基で構成されている）、メチル化されていません。これらは、普遍的に発現するすべての遺伝子を含む、哺乳類遺伝子の 56% のプロモーターに関連しています。ヒトゲノムの 1 ～ 2% は CpG クラスターであり、CpG メチル化と転写活性の間には逆相関があります。エピジェネティック遺伝に寄与するメチル化は、DNA メチル化またはタンパク質メチル化のいずれかによって起こり得ます。ヒト遺伝子の不適切なメチル化は、癌を含む疾患の発症につながる可能性があります^。 [ ^{10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

ミツバチでは、DNAメチル化は、2013年に発表された機能ゲノム研究に基づく代替スプライシングと遺伝子調節に関連している。^{[ 14 ]}さらに、DNAメチル化は、ミツバチが致死的なウイルス感染を受けたときの免疫遺伝子の発現変化に関連している。^{[ 15 ]}社会性昆虫のDNAメチル化に関するトピックについては、いくつかの総説論文が発表されている。^{[ 16 ] [ 17 ]}

RNAメチル化は、 tRNA、rRNA、mRNA、tmRNA、snRNA、snoRNA、miRNA 、ウイルスRNAなど、さまざまなRNA種で起こります。さまざまなRNAメチルトランスフェラーゼによって、RNAメチル化にはさまざまな触媒戦略が用いられます。RNAメチル化は、地球上で進化していた初期の生命体において、DNAメチル化よりも前に存在していたと考えられています。^{[ 18 ]}

N6-メチルアデノシン（m6A）は、真核生物に存在するRNA分子（mRNA）において最も一般的で豊富なメチル化修飾です。5-メチルシトシン（5-mC）もまた、様々なRNA分子に一般的に存在します。最近のデータは、m6Aおよび5-mC RNAメチル化がRNA安定性やmRNA翻訳などの様々な生物学的プロセスの調節に影響を与え、^{[ 19 ]}異常なRNAメチル化がヒト疾患の病因に寄与することを強く示唆しています。^{[ 20 ]}

ミツバチなどの社会性昆虫では、RNAメチル化は相互交配による攻撃性の根底にある可能性のあるエピジェネティックなメカニズムとして研究されている。^{[ 21 ]}

タンパク質のメチル化は通常、タンパク質配列中のアルギニンまたはリジンアミノ酸残基で起こる。 ^{[ 22 ]}アルギニンは、タンパク質アルギニンメチルトランスフェラーゼ（PRMT）によって、1回（モノメチル化アルギニン）または2回メチル化され、メチル基が1つの末端窒素に結合（非対称ジメチルアルギニン）するか、両方の窒素に1つずつ結合（対称ジメチルアルギニン）される。リジンは、リジンメチルトランスフェラーゼによって1回、2回、または3回メチル化される。タンパク質のメチル化は、ヒストンで最もよく研​​究されている。S-アデノシルメチオニンからヒストンへのメチル基の転移は、ヒストンメチルトランスフェラーゼとして知られる酵素によって触媒される。特定の残基がメチル化されたヒストンは、エピジェネティックに作用して遺伝子発現を抑制または活性化することができる。^{[ 23 ] [ 24 ]}タンパク質のメチル化は、翻訳後修飾の一種である。