Méthyltransférase

Définition

Une méthyltransférase est une enzyme qui catalyse le transfert d'un groupe méthyle du donneur de méthyle S-adénosyl-L-méthionine vers leurs substrats. Le groupement méthyle est apporté par le cofacteur S-adénosylméthionine lors de la réaction de méthylation. De nombreuses structures d'ADN méthyltransférase ont été résolues avec le cofacteur S-adénosylhomocystéine similaire dans le site actif.

Le rôle des ADN méthyltransférases :

Les ADN méthyltransférases ont un rôle fondamental dans le développement des mammifères. Ainsi, la dynamique de méthylation de l'ADN dans les lignées germinales de mammifères et les embryons précoces sont très étudiées, notamment la machinerie de méthylation, y compris les DNMT (ADN méthyltransférases) et leurs cofacteurs essentiels. En haut, structure de l'ADN méthyltransférase 3a.

Explications

Les méthyltransférases sont des enzymes qui transfèrent un groupe méthyle de la S-adénosylméthionine vers leurs substrats. Les ADN méthyltransférases modifient l'ADN en ajoutant un groupe méthyle aux cytosines.

La méthylation de l'ADN des dinucléotides CpG supprime l'expression des gènes et est essentielle au silence transcriptionnel pendant l'empreinte, l'inactivation de l'X et d'autres processus de développement. La méthylation de l'ADN joue également un rôle crucial dans le développement de presque tous les types de cancer. Les méthyltransférases peuvent également modifier les protéines; les histones méthyltransférases méthylent les lysines et les arginines sur les chaînes latérales des histones. Les lysines peuvent être mono-, di- ou triméthylées et les arginines peuvent être mono-, symétriquement ou asymétriquement diméthylées. Chacune de ces différentes "formules" de méthylation peut entraîner différentes conformations de chromatine et niveaux d'expression génique.

Les scientifiques ont découvert que l'information contenue dans l'ADN ne s'arrête pas à la simple séquence génétique de bases. Les cellules superposent des formes supplémentaires de contrôle au-dessus du code génétique, créant des informations "épigénétiques" qui modifient l'utilisation de gènes particuliers. Dans certains cas, ce contrôle est effectué par le positionnement des nucléosomes. Dans d'autres cas, les bases de l'ADN sont méthylées, modifiant leur lecture lors de la synthèse des protéines.

Dans les premières minutes de la vie, lorsque nous sommes composés d'une seule cellule, cette information épigénétique a été effacée. Dans l'oeuf fécondé, les groupes méthyle ont été supprimés et chaque gène est comme tous les autres. Ensuite, au fur et à mesure que les cellules se divisent dans l'embryon, elles doivent faire des choix sur ce qu'elles vont faire - devenir des cellules de la peau ou des cellules nerveuses ou leur destin particulier. À ce stade, les ADN méthyltransférases entrent en jeu et ajoutent des groupes méthyle aux gènes, en bloquant certains et en activant d'autres. L'ADN méthyltransférase DNMT3 effectue ce travail important, créant le codage épigénétique approprié des groupes méthyle dans tout le génome.

Une fois que chaque cellule a décidé de son sort, ce code épigénétique doit être maintenu pour le reste de la vie de l'organisme. Lorsqu'une cellule se divise, l'information doit être transmise à chacune des nouvelles cellules. L'ADN méthyltransférase DNMT1, illustrée ici à partir de l'entrée 3pt6 de l'APB, effectue ce travail. Au fur et à mesure que l'ADN est répliqué, il ajoute les groupes méthyle appropriés aux nouveaux brins d'ADN. L'information est propagée de manière délicate. Les groupes méthyle sont presque toujours ajoutés aux bases de cytosine avec la séquence : ≡CG≡ ou ≡GC≡.

Notez que les deux brins ont une cytosine (C), donc dans une région méthylée de l'ADN, les deux brins auront un groupe méthyle. Lorsque l'ADN est répliqué, chacune des nouvelles doubles hélices d'ADN aura un ancien brin, complet avec des groupes méthyle, et un nouveau brin, qui n'est pas méthylé. Ainsi, DNMT1 a juste besoin de rechercher les étapes de base CG où un seul brin a un groupe méthyle.

ADN méthyltransférase (DNMT)

Les ADN méthyltransférases (DNMT) sont un groupe d'enzymes qui établissent la méthylation des dinucléotides CpG (cytosine-guanine) et inhibent la transcription des gènes en bloquant l'accessibilité aux activateurs transcriptionnels.

Méthylation de l'ADN

La méthylation de l'ADN en position 5 de la cytosine (5mC) joue un rôle vital dans le développement des mammifères. La méthylation de l'ADN est catalysée par les ADN méthyltransférases (DNMT), et les deux familles de DNMT, DNMT3 et DNMT1, sont respectivement responsables de l'établissement et du maintien de la méthylation.

Depuis leur découverte, des études biochimiques et structurelles ont révélé les mécanismes clés sous-jacents à la manière dont les DNMT catalysent la méthylation de novo et de maintenance de l'ADN. En particulier, le développement récent de technologies génomiques et épigénomiques à faible apport a approfondi notre compréhension de la régulation de la méthylation de l'ADN dans les lignées germinales et les embryons à un stade précoce.

Catéchol-O-méthyltransférase (COMT)

La catéchol-O-méthyltransférase (COMT) est une enzyme avec une large spécificité de substrat. La COMT joue un rôle dans le métabolisme des composés endogènes, tels que les neurotransmetteurs catécholamines, leurs précurseurs (L-DOPA) et les oestrogènes catécholiques.

Plusieurs xénobiotiques catéchols sont également des substrats pour COMT. La 3-O-méthylation des catécholamines, telles que la dopamine et la noradrénaline, par la COMT est l'un des mécanismes majeurs de leur inactivation. Le transfert du groupement méthyle par la COMT se fait préférentiellement en position 3-O pour les catécholamines et la L-DOPA.

Bactéries restrictives

Les bactéries utilisent également la méthylation de l'ADN, mais elles l'utilisent pour se protéger des virus. Ils construisent des enzymes de restriction qui coupent l'ADN à des séquences spécifiques. Ensuite, elles construisent des ADN méthyltransférases spécifiques, qui ajoutent des groupes méthyle à ces séquences.

Les groupes méthyle bloquent l'enzyme de restriction, mais permettent toujours une lecture correcte des bases lors de la transcription et de la réplication. Ainsi, l'enzyme de restriction flotte autour de la cellule sans rien faire, jusqu'à ce qu'un virus infecte la cellule. L'ADN du virus ne contient généralement aucun groupe méthyle, de sorte que l'enzyme de restriction le coupe rapidement en morceaux.

En rapport avec "méthyltransférase"

• acétyltransférase

  

  Une acétyltransférase est une enzyme qui transfère un groupe acétyle de l'acétyl CoA aux acides aminés lysine.

• benzènediol

  

  Un benzènediol (dihydroxybenzène) est un composé organique dans lesquels deux groupes hydroxyle (-OH) sont substitués sur un cycle benzénique (C6H6).

• catéchol

  

  Le catéchol est un benzènediol composé d'un noyau benzénique portant deux substituants hydroxy ortho l'un par rapport à l'autre.

• catécholamine

  

  Une catécholamine distingue un groupe d'amines biogènes synthétisées à partir de la tyrosine ou de la phénylalanine dans les médullosurrénales, dans certaines...