Dnmt1 (Поддерживающая ДНК-метилтрансфераза млекопитающих)

Dnmt1- наиболее изученный сегодня фермент системы метилирования ДНК у позвоночных [ Baylin, ea 1998 , Bestor, ea 1983 ]. О важной функциональной роли этого фермента свидетельствует то обстоятельство, что гомозиготная делеция dnmt1 у мышей ведет к летальному исходу на эмбриональной стадии развития [ Li, ea 1992 ]. ДНК-метилтрансфераза 1 - белок с молекулярной массой ~190 кДа, в котором выявлены два домена: каталитический, расположенный в С-концевой трети белка и структурно-близкий бактериальным цитозиновым метилтрансферазам, и регуляторный, расположенный в N-концевой части и содержащий сигнальную последовательность, направляющую фермент в активные репликативные комплексы в делящихся клетках [ Bestor, ea 1994 ].

Ферментативная активность Dnmt1 резко возрастает с началом синтеза ДНК . Возможно, это обусловлено тем, что промотор dnmtl активируется продуктом гена H-ras , участвующим в одном из главных путей переноса митогенного сигнала [ MacLeod, ea 1995 ]. Репликативный комплекс включает в себя и ДНК-метилтрансферазу 1, благодаря чему в первые минуты после репликации профиль метилирования дочерней нити ДНК воссоздается по образцу материнской [ Chuang, ea 1997 , Vanyushin, ea 1984 ]. Вместе с тем слабая способность ДНК-метилтрансферазы 1 метилировать ДНК de novo (наибольшую активность этот фермент проявляет по отношению к полуметилированным матрицам, т.е. к ДНК, одна нить которых уже метилирована, см. рис. 2 ) и тот факт, что в клетках с нокаутированным геном dnmt1 метилирование de novo трансфицированной ДНК все же происходит [ Lei, ea 1996 ], заставляют усомниться в том, что наряду с поддерживающим метилированием Dnmtl способна осуществлять и метилирование de novo. Клонированы гены, продукты которых проявляют высокую способность метилировать ДНК de novo и которые, возможно, ответственны за этот процесс in vivo [ Okano, ea 1998 ].

Прогресс в понимании любого биологического процесса на молекулярном уровне зависит от выделения ключевых игроков. Активность ДНК-метилтрансферазы была довольно рано обнаружена в грубых клеточных экстрактах, но в конечном счете ее удалось очистить как белок с массой, 200 кД ( Bestor and Ingram, 1983 ). Фермент Dnmt1 специфичен для CpG и обладает значительной активностью против неметилированной ДНК. Однако предпочтительным ДНК-субстратом для него является ДНК, метилированная по CpG только на одной нити (так называемая полуметилированная ДНК). В силу этого свойства казалось возможным, что это поддерживающая ДНК- метилтрансфераза. Последующие исследования существенно подкрепили этот взгляд, поскольку инактивация Dnmt1 в эмбриональных стволовых клетках мыши ( табл. 18.1 ) ведет к утрате метилирования CpG по всему геному ( Li et al., 1992 ). Имеющиеся данные согласуются с точкой зрения, согласно которой Dnmt1 поддерживает метилирование ДНК по CpG, завершая метилирование полуметилированных сайтов, как постулировал и Риггс с Холлидеем и Пью ( рис. 18.2 ) ( Holliday and Pugh, 1975 ; Riggs, 1975 ).

Точная динамика модификаций гистонов у мышей пока не описана, однако метилирование ДНК постепенно уменьшается с каждым клеточным делением до стадии 16-клеточной морулы . Причина заключатся в том, что Dnmt1, метилтрансфераза, которая полуконсервативно поддерживает метилирование CpG динуклеотидов во время репликации ДНК, исключается из ядра ( Carlson et al., 1992 ).

Ссылки:

Все ссылки