Biochemistry and biological function of mammalian Dnmt1
Zusammenfassung der Projektergebnisse
DNA-Methylierung ist eine essentielle Modifikation in menschlicher DNA, die in beiden DNA-Strängen an CpG-Sequenzen von sogenannten DNA-Methyltransferasen eingebaut wird. Diese Sequenzen werden im Zuge der DNA-Replikation in einen hemimethylierten Zustand überführt. Diese Sequenzen werden von der Dnmt1-Methyltransferase erkannt und wieder in den vollmethylierten Zustand überführt. Ziel der Arbeiten war es, die Eigenschaften der Dnmt1-Methyltransferase, die mit diesem Prozess in Verbindung stehen, zu untersuchen. Wir konnten mit zwei komplementären experimentellen Ansätzen zeigen, dass Dnmt1 die DNA sehr prozessiv methyliert, d.h. dass das Enzym einmal an die DNA bindet und danach an mehreren hemimethylierten CpG-Stellen eine Methylierung einbringt. Dabei gleitet das Enzym an der DNA entlang in einem Vorgang der als lineare Diffusion bezeichnet wird. Es bleibt dabei in engem Kontakt mit der DNA und kann auch jeweils nur in einen DNA-Strang Methylgruppen einbringen. Weiterhin konnten wir zeigen, dass Dnmt1 ein 10-100 fache Präferenz für die Methylierung von hemimethylierten Sites aufweist, wodurch die Stabilität der Methylierungsmuster sichergestellt wird. In weiteren Arbeiten konnten wir zeigen, dass Dnmt1 auch bei der sogenannten de novo Methylierung mit Dnmt3-Enzymen kooperiert und bei diesem Vorgang ebenfalls eine wichtige Rolle spielt. In weiteren Projekten konnten wir zeigen, dass eine Phosphorylierung von Dnmt1 an Serin 515 für die Aktivität des Enzyms wesentlich ist, was erste Einblicke in die Regulation dieses Enzyms erbracht hat, und dass an Nukleosomen gebundene DNA ein schlechtes Substrat für Dnmt1 ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Dnmt3a and Dnmt1 functionally cooperate during de novo methylation of DNA. European Journal of Biochemistry, Vol. 269. 2002, Issue 20, pp. 4981–4984.
Fatemi M., Hermann A., Gowher H., Jeltsch A.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1046/j.1432-1033.2002.03198.x) - Biochemistry and biology of mammalian DNA methyltransferases. Cellular and Molecular Life Sciences CMLS, Vol. 61. 2004, Issue 19-20, pp 2571-2587.
Hermann A, Gowher H, Jeltsch A.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1007/s00018-004-4201-1) - The Dnmt1 DNA-(cytosine-C5)-methyltransferase methylates DNA processively with high preference for hemimethylated target sites. Journal of Biological Chemistry, Vol. 279. 2004, Issue 46, pp. 48350-48359.
Hermann A, Goyal R, Jeltsch A.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1074/jbc.M403427200) - De novo methylation of nucleosomal DNA by the mammalian Dnmt1 and Dnmt3A DNA methyltransferases. Biochemistry, Vol. 44. 2005, Issue 29, pp 9899–9904.
Gowher H, Stockdale CJ, Goyal R, Ferreira H, Owen-Hughes T, Jeltsch A.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1021/bi047634t) - Accuracy of DNA methylation pattern preservation by the Dnmt1 methyltransferase. Nucleic Acids Research, Vol. 34. 2006, Issue 4, pp. 1182-1188.
Goyal R, Reinhardt R, Jeltsch A.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1093/nar/gkl002) - Molecular enzymology of mammalian DNA methyltransferases. Current Topics in Microbiology and Immunology, Vol. 301. 2006, pp. 203-225.
Jeltsch A.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1007/3-540-31390-7_7) - On the enzymatic properties of Dnmt1: specificity, processivity, mechanism of linear diffusion and allosteric regulation of the enzyme. Epigenetics, Vol. 1. 2006, Issue 2, pp. 63-66.
Jeltsch A.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.4161/epi.1.2.2767) - Phosphorylation of serine-515 activates the Mammalian maintenance methyltransferase Dnmt1. Epigenetics, Vol. 2. 2007, Issue 3, pp. 155-160.
Goyal R, Rathert P, Laser H, Gowher H, Jeltsch A.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.4161/epi.2.3.4768)
