Demetilaza

**Demetilaze** su enzimi koji uklanjaju metil grupe (CH3) iz nukleinskih kiselina, proteina (posebno histona) i drugih molekula. Demetilazni enzimi važni su u epigenetičkim mehanizmima modifikacije. Proteinske demetilaze mijenjaju transkripcijsku regulaciju genoma, kontroliranjem nivoa metilacija koji se javljaju na DNK i histonima te, zauzvrat, reguliraju stanje hromatina u specifičnom lokusu unutar organizama.

## Oksidativna demetilacija 
### Demetilacija histona 
[thumb|right|400px|Mehanizmi demetilacije lizina pomoću [lizin-demetilaza|lizin-demetilaze 1A (KDM1A) i histonskih demetilaza koje sadrže JmjC domen (JHDM). Oba mehanizma uključuju oksidaciju metilne grupe (sa FAD ili alfa-ketoglutaratom i molekulni kisik kao oksidacijska sredstva) nakon čega slijedi eliminacija formaldehida. KDM1A zahtijeva atom vodika (zeleni) vezan za metilirani dušik, da bi pokazao svoju demetilaznu aktivnost i stoga može samo demetilirati mono- i dimetilirane lizine.]]

Dugi niz godina smatralo se da je metilacija histona ireverzibilna, zbog činjenice da je vrijeme poluraspada metilacije histona približno jednako poluživotu samih histona.  In 2004, Shi et al. published their discovery of the histone demethylase LSD1 (later classified as KDM1A), a nuclear amine oxidase homolog.  Od tada je pronađeno je još mnogo histonskih demetilaza. Definirane njihovim mehanizmima, postoje dvije glavne klase histonskih demetilaza: a flavin adenin-dinukleotid (FAD)-zavisni amin oksidaza i Fe (II) i α-ketoglutarat-zavisna hidroksilaza. Obje djeluju hidroksilacijom metilne grupe, nakon čega slijedi disocijacija formaldehida. Demetilacija ima implikacije na epigenetička svojstva.

Proteini histonske demetilaze imaju različite domene koje obavljaju različite funkcije. Ove funkcije uključuju vezivanje za
histon (ili ponekad DNK na nukleosomu), prepoznajući ispravnu metiliranu aminokiselinsku  podlogu i
kataliziranje reakcije i vezanje kofaktora. Kofaktori uključuju:
alfa-keto glutarat (JmjC-domena sadrži demetilaze), CoREST (LSD), FAD, Fe (II) ili NOG (N-oksalilglicin).  Domeni uključuju:
:**SWIRM1** (domeni Swi3, Rsc i Moira):  Predloženo mjesto sidrenja za molekule histona; pronađeno u nekoliko kompleksa koji modificiraju hromatin; olakšava demetilazni protein i kofaktor CoREST (vezivanje nukleosomnog supstrata) 
:**Jumonji** (N/C terminalni domeni): Vezivni domen ključnih kofaktora kao što je α-keto glutarat; povezano beta-ukosnicom/mješovitim domenom
:**PHD-prst**:  Hidrofobni kavez s ostacima, koji djeluje na vezanje metiliranih peptida; ima ključnu ulogu u prepoznavanju i selektivnosti za ostatke metiliranog  histona.  Smatra se da i KDM1A ima ulogu u kanceru, jer se lošiji ishodi mogu povezati s većom ekspresijom ovog gena.   Stoga, inhibicija KDM1A može biti mogući tretman za rak.   KDM1A ima mnogo različitih partnera za vezivanje, koji mogu biti potrebni za njegovu aktivnost demetilacije.

:KDM1B, međutim, uglavnom je uključen u razvoj oocita. Delecija ovog gena dovodi do majčinskog učinka letalnosti kod miševa. Ortolozi KDM1 u *D. melanogaster* i *C. elegans*  funkcioniraju slično KDM1B, a ne KDM1A.

;**KDM2**: Porodica KDM2 uključuje KDM2A i KDM2B. KDM2A (također naziva se JHDM1A/FBXL11) može djelovati na mono- i dimetilirani H3K36 i trimetilirani H3K4. KDM2B (također zvani  JHDM1B/FBXL10) djeluje samo na mono- i dimetilirani H3K36. KDM2A ima ulogu u podsticanju ili inhibiranju tumorske funkcije, a KDM2B ima ulogu u onkogenezi.  Iako je uloga KDM2 u diferencijaciji razvoja eukariota još uvijek u velikoj mjeri misterija, pokazalo se da i KDM2A i KDM2B imaju ulogu u rastu i supresiji tumora. Pokazalo se da je KDM2B prekomjerno eksprimiran u ljudskim limfomima i adenokarcinomima, Karcinom prostate i glioblastomi, međutim, pokazuju smanjenu ekspresiju i KDM2A i KDM2B. Osim toga, pokazalo se da KDM2B sprečava starenje u nekim ćelijama, putem ektopijske ekspresije, što dalje ukazuje na njegov potencijal kao onkogena.

;**KDM3**: Porodica KDM3 uključuje KDM3A, KDM3B i JMJD1C. KDM3A (također se naziva JHDM2A/JMJD1A/TSGA)  i može djelovati na mono- i dimetilirani H3K9. Podloge za KDM3B (također zvane JHDM2B/JMJD1B) i JMJD1C (također zvane i JHDM2C/TRIP8) nisu poznate.  KDM3A ima ulogu u spermatogenezi i metaboličkim funkcijama; uloge KDM3B i JMJD1C su nepoznate.

;**KDM4**: Porodica KDM4 uključuje KDM4A, KDM4B, KDM4C i KDM4D. Također se nazivaju i  JMDM3A/JMJD2A, JMDM3B/JMJD2B, JMDM3C/JMJD2C, odnosno JMDM3D/JMJD2D. Ovi enzimi mogu djelovati na di- i trimetilirane H3K9, H3K36, H1K26. KDM4B i KDM4C, imajući uloge u tumorigenezi, a uloga KDM4D je nepoznata. Drugi podaci o ekspresiji gena također sugeriraju da su KDM4A, KDM4B i KDM4C prekomjerno izražene u karcinomu prostate.

;**KDM5**: Porodica KDM5 uključuje KDM5A, KDM5B, KDM5C i KDM5D. Oni se također nazivaju i JARID1A/RBP2, JARID1B/PLU-1, JARID1C/SMCX, odnosno JARID1D/SMCY. Ovi enzimi mogu djelovati na di- i trimetilirani H3K4. Mutacije u domenu JmjC u *Drosophila* uzrokuju ili smrtonosne učinke na larve ili mnoge razvojne nedostatke u onima koje prežive.

:KDM5A u sistemima ćelijske kulture također je pokazao veze sa regulacijom diferencijacije, mitohodrijske funkcije i napredovanjem  ćelijskog ciklusa. KDM5B i KDM5C su također pokazali interakciju s PcG proteinima, koji su uključeni u transkripcijsku represiju. Mutacije KDM5C (pronađene na X-hromosomu) također su pronađene u pacijenata s X-vezanim mentalnim zaostajanjem. Osiromašenja KDM5C homologa u *D. rerio* pokazala su  uticaj na defekte mozga i smrt neuronskih ćelija.

;**KDM6**: Porodica KDM6 uključuje KDM6A, KDM6B i UTY. KDM6A (također se naziva i UTX) i KDM6B (također se naziva i JMJD3) djeluju na di- i trimetilirani H3K27 i imaju ulogu u razvoju; supstrat i uloga UTY-a su nepoznati. Delecije i tačkaste mutacije  KDM6A identificirani su kao jedan od uzroka Kabukijevog sinroma, urođenog poremećaja koji rezultira intelektualnim poteškoćama.

: Za KDM6B su predložene i druge moguće uloge. Konkretno, u jednoj studiji, mutirajući homolozi KDM6B poremetili su razvoj gonada u *C. elegans*. Druge studije pokazale su da je ekspresija KDM6B nadregulirana  u aktiviranim makrofagima i dinamički eksprimirana tokom diferencijacije matičnih ćelija.

: S druge strane, iscrpljivanje homologa KDM6A u *D. rerio* pokazalo je  smanjenu ekspresiju HOX gena, koji imaju ulogu u regulaciji oblikovanje tijela tokom razvoja. U studijama sisara pokazalo se da KDM6A regulira i HOX gene.

## Demetilacija estera 
thumb|Molekulska struktura proteina registrirana sa 1A2O pdb kodom.
Drugi primjer demetilaze je protein-glutamat metilesteraza, poznata i kao CheB protein (EC 3.1.1.61), koji demetilira MCP,  putem hidrolize karboksilnih estarskih veza. Povezivanje receptora hemotaksije s agonistom dovodi do fosforilacije CheB. Fosforilacija CheB proteina pojačava njegovu katalitičku aktivnost demetilacije MCP -om, što rezultira adaptacijom ćelije na podražaje iz okoline.  MCP -i reagiraju na vanćelijske atraktante i repelente u bakterijama poput * E. coli * u regulaciji hemotaksija. CheB se specifičnije naziva metilesteraza, jer uklanja metilne grupe iz ostataka metilglutamata  na MCP-ima hidrolizom, proizvodeći glutamat uz  oslobađanje metanola.

CheB je od posebnog interesa za istraživače jer može biti terapijski cilj za ublažavanje širenja bakterijskih infekcija.

frame|none| Hemotaksijske signalizacija. Transmembranski receptori osjećaju hemoatraktante ili repelente. Obratiti pažnju na ulogu CheB (B) u demetilaciji MCP receptora.

## Također pogledajte 
* Hemotaksija
* Esteraza
* Transferaza
* Metilaza

## Reference
## Vanjski linkovi
Kategorija:EC 3.1.1
Kategorija:EC 1.14.11
Kategorija:EC 1.5.8
Kategorija:Enzimi
Kategorija:Transdukcija signala