En bioquímica, a familia da **ADN metiltransferase** (ou DNA metiltransferase, DNA MTase) é unha familia de encimas que cataliza a transferencia dun grupo metilo (CH3) ao ADN. A metilación do ADN é necesaria para moitas funcións biolóxicas. Todas as ADN metiltransferases usan a S-adenosilmetionina (SAM) como doante de metilos.

Clasificación
-------------

### Substrato

As MTases poden dividirse en tres tipos segundo as reaccións químicas que catalizan:

* m6A - que xeran N6-metiladenina EC 2.1.1.72
* m4C - que xeran N4-metilcitosina EC 2.1.1.113
* m5C - que xeran C5-metilcitosina EC 2.1.1.37

As m6A e m4C metiltransferases encóntranse fundamentalmente en procariotas. As m5C metiltransfereases encóntranse nalgúns eucariotas inferiores, na maioría das plantas superiores e en moitos animais.

As m6A metiltransferases (ADN metilase específica de adenina N-6) (A-Mtase) son encimas que metilan especificamente o grupo amino en posición C-6 de adeninas no ADN. Atópanse nos tres tipos existentes de sistemas de restrición-modificación bacterianos (nos sistemas de tipo I a A-Mtase é o produto do xene hsdM, e nos de tipo III é o produto do xene mod). Estes encimas son responsables da metilaciónde secuencias específicas de ADN coa finalidade de impediren que o hóspede dixira o seu propio xenoma por medio dos seus propios encimas de restrición. Estas metilases teñen a mesma especificidade de secuencia que os seus encimas de restrición correspondentes. Estes encimas conteñen un motivo conservado, que é Asp/Asn-Pro-Pro-Tyr/Phe, situado nas súas seccións N-terminais. Esta rexión conservada podería estar implicada na unión co substrato ou na actividade catalítica. Obtívose a estrutura secundaria da N6-MTase TaqI (M.TaqI) a unha resolución de 2,4 Å. A molécula está pregada formando dous dominios, un dominio N-terminal catalítico, que contén os sitios de unión catalíticos e para o cofactor, e comprende unha folla beta de 9 febras central, rodeada de 5 hélices; e un dominio de recoñecemento do ADN C-terminal, que está formado por 4 pequenas follas beta e 8 hélices alfa. Os dominios N- e C-terminais forman unha fenda que acomoda o substrato (ADN). Propúxose unha clasificación das N-MTases, baseada nos arranxos dos motivos conservados (CM). Segundo esta clasificación, as N6-MTases que teñen un motivo DPPY (CM II) que aparece despois do motivo FxGxG (CM I) denomínanse N6-adenina MTases de clase D12. O sistema de restrición-modificación está composto por tres polipéptidos, chamados R, M e S. As subunidades M (hsdM) e S xuntas forman unha metiltransferase que metila dous residuos de adenina en febras complementarias dunha secuencia de recoñecemento do ADN bipartita. En presenza da subunidade R, o complexo pode tamén actuar como unha endonuclease, uníndose á mesma secuencia diana pero cortando o ADN a certa distancia dese sitio. Que o ADN sexa cortado ou modificado depende do estado de metilación da secuencia diana. Cando o sitio diana non está modificado, o ADN vai ser cortado, pero cando o sitio diana está hemimetilado, o complexo actúa como unha metiltransferase de mantemento, modificando o ADN para que ambas as febras sexan metiladas. O hsdM contén un dominio en hélice alfa no N-terminal, chamado dominio HsdM N-terminal.

As m4C metiltransferases (ADN metilases específicas de citosina N-4) son encimas que metilan especificamente o grupo amino na posición C-4 de citosinas no ADN. Estes encimas son compoñentes dos sistemas de restrición modificación de tipo II de procariotas. Recoñecen unha secuencia específica no ADN e metilan unha citosina desa secuencia. Con esta acción protexen o ADN da clivaxe realizada polos encimas de restrición de tipo II que recoñecen a mesma secuencia.

As m5C metiltransferases (ADN metilases específicas de citosina C-5) (C5 Mtase) son encimas que metilan especificamente o carbono C-5 de citosinas no ADN para producir C5-metilcitosina. En células de mamífero, as metiltransferases específicas de citosina metilan certas secuencias CpG, que se cre que modulan a expresión xénica e a diferenciación celular. En bacterias, estes encimas son un compoñente dos sistemas de restrición-modificación e serven como ferramentas valiosas para a manipulación do ADN. A estrutura secundaria da metiltransferase HhaI (M.HhaI) obtívose cunha resolución de 2,5 Å: a molécula prégase en dous dominios, un máis grande e catalítico, que contén o sitio catalítico e o do cofactor, e outro máis pequeno para o recoñecmento do ADN.

### *De novo* e de mantemento

As metiltransferases *de novo* recoñecen algún sinal no ADN que fai que metilen a máis (novas) citosinas. Estes encimas exprésanse principalmente nas etapa temperás do desenvolvemento embrionario e establecen o patrón de metilación.

As *metiltransferases de mantemento* metilan o ADN cando unha febra está xa metilada. Funcionan durante toda a vida do organismo para manteren o patrón de metilación que fora previamente establecido polas metiltransferases *de novo*.

Mamíferos
---------

Identificáronse tres ADN metiltransferases activas en mamíferos. Chámanse DNMT1, DNMT3A, e DNMT3B. Un cuarto encima previamente coñecido como DNMT2 non é, en realidade, unha ADN metiltransferase (ver máis abaixo).

A DNMT3L é unha proteína moi relacionada con DNMT3A e DNMT3B en estrutura e fundamental para a metilación do ADN, pero parece que é inactiva por si soa.

### DNMT1

A DNMT1 é a ADN metiltransferase máis abondosa nas células de mamíferos, e considérase que é a metiltransferase de mantemento esencial en mamíferos. Metila predominantemente dinucleótidos CpG hemimetilados no xenoma de mamíferos. Este encima é de 7 a 100 veces máis activo no ADN hemimetilado en comparación co substrato non metilado *in vitro*, pero é aínda máis activo realizando a metilación *de novo* que outras DNMTs. O motivo de recoñecemento do encima humano implica só tres das bases no par dinucleotídico CpG: unha C nunha febra e CpG na outra. Este especificidade de substrato pouco estrita permítelle que metile estruturas infrecuentes como intermediarios de *slippage* no ADN a velocidades de metiltransferase *de novo* que igualan as súas velocidades como metiltransferase de mantemento. Como outras ADN metiltransferases citosina-5, o encima humano recoñece certas citosinas en ADN bicatenario e funciona por medio dun ataque nucleofílico. En células cancerosas humanas, a DNMT1 é responsable tanto da metilación *de novo* coma da de mantemento dos xenes supresores de tumores. O encima ten uns 1.620 aminoácidos. Os seus primeiros 1.100 aminoácidos constitúen o dominio regulador do encima, e os restantes forman o dominio catalítico. Estes dominios están unidos por repeticións de Gly-Lys. Requírense os dous dominios para a función catalítica da DNMT1.

A DNMT1 ten varias isoformas, que son: a DNMT1 somática, unha variante de empalme (DNMT1b) e unha isoforma específica do ovocito (DNMT1o). A DNMT1o sintetízase e almacénase no citoplasma do ovocito e é translocada ao núcleo celular durante o desenvolvemento embrionario temperán, mentres que a DNMT1 somática encóntrase sempre no núcleo das células dos tecidos somáticos.

O mutante nulo para DNMT1 de células nai embrionarias é viable e contén unha pequena porcentaxe de ADN metilado e actividade de metiltransferase. Os embrións de rato homocigotos para unha deleción en Dnmt1 morren aos 10–11 días de xestación.

### TRDMT1

Aínda que este encima ten fortes semellanzas de secuencia coas 5-metilcitosina metiltransferases de procariotas e de eucariotas, en 2006, atopouse que o encima metilaba a posición 38 nun ARN transferente do ácido aspártico e non metilaba o ADN. Para reflectir na nomenclatura esta diferente función, o nome desta metiltransferase foi cambiado de DNMT2 a TRDMT1 (ARNt do ácido aspártico metiltransferase 1), que indica mellor a súa función biolóxica. A TRDMT1 é a primeira ARN citosina metiltransferase que foi identificada en humanos.

### DNMT 3

A DNMT3 é unha familia de ADN metiltransferases que poden metilar á mesma velocidade sitios CpG hemimetilados e non metilados. A arquitectura dos encimas DNMT3 é similar á dos DNMT1, xa que teñen unha rexiónn reguladora unida a a un dominio catalítico. Coñécense tres membros da familia DNMT3, que son: DNMT3a, 3b, e 3L.

A DNMT3a e a DNMT3b poden mediar a represión de xenes independente de metilación. A DNMT3a pode colocalizar xunto coa proteína da heterocromatina 1 (HP1) e a proteína de unión a metil CpG (MeCBP). Tamén poden interaccionar con DNMT1, o cal podería ser un evento cooperativo durante a metilación do ADN. A DNMT3a prefire a metilación de CpG mellor que a metilación de CpA, CpT, e CpC, aínda que parece ser que DNMT3a e DNMT3b teñen certa preferencia de secuencia de metilación. A DNMT3a metila sitios CpG a unha velocidade moito máis lenta que DNMT1, pero maior que a de DNMT3b.

A DNMT3L contén un motivo de ADN metiltransferase e é necesaria para establecer a impronta xenómica materna, a pesar de ser cataliticamente inactiva. A DNMT3L exprésase durante a gametoxénese cando ten lugar a impronta xenómica. A perda de DNMT3L dá lugar á expresión bialélica de xenes que normalmente non se expresan polo alelo materno. A DNMT3L interacciona con DNMT3a e DNMT3b e está colocalizada no núcleo. Aínda que a DNMT3L parece ser incapaz de metilar, pode participar na represión da transcrición.

Importancia clínica
-------------------

Debido aos efectos epixenéticos da familia DNMT, están a investigarse algúns inhibidores de DNMT para o tratamento dalgúns cancros. Entre eles están:

* Vidaza (azacitidina) en ensaios en fase III para as síndromes mielodisplásticas e a leucemia mieloide aguda.
* Dacogen (decitabina) en ensaios en fase III para a leucemia mieloide aguda e a leucemia mielóxena crónica.

Notas
-----

1. ↑  Loenen WA, Daniel AS, Braymer HD, Murray NE (November 1987). "Organization and sequence of the hsd genes of Escherichia coli K-12". *J. Mol. Biol.* **198** (2): 159–70. PMID 3323532. doi:10.1016/0022-2836(87)90303-2.
2. ↑  Narva KE, Van Etten JL, Slatko BE, Benner JS (December 1988). "The amino acid sequence of the eukaryotic DNA [N6-adenine]methyltransferase, M.CviBIII, has regions of similarity with the prokaryotic isoschizomer M.TaqI and other DNA [N6-adenine] methyltransferases". *Gene* **74** (1): 253–9. PMID 3248728. doi:10.1016/0378-1119(88)90298-3.
3. ↑  Lauster R (March 1989). "Evolution of type II DNA methyltransferases. A gene duplication model". *J. Mol. Biol.* **206** (2): 313–21. PMID 2541254. doi:10.1016/0022-2836(89)90481-6.
4. 1 2 3  Timinskas A, Butkus V, Janulaitis A (May 1995). "Sequence motifs characteristic for DNA [cytosine-N4] and DNA [adenine-N6] methyltransferases. Classification of all DNA methyltransferases". *Gene* **157** (1–2): 3–11. PMID 7607512. doi:10.1016/0378-1119(94)00783-O.
5. ↑  Labahn J, Granzin J, Schluckebier G, Robinson DP, Jack WE, Schildkraut I, Saenger W (November 1994). "Three-dimensional structure of the adenine-specific DNA methyltransferase M.Taq I in complex with the cofactor S-adenosylmethionine". *Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.* **91** (23): 10957–61. PMC 45145. PMID 7971991. doi:10.1073/pnas.91.23.10957.
6. ↑  Kelleher JE, Daniel AS, Murray NE (1991). "Mutations that confer de novo activity upon a maintenance methyltransferase". *Journal of Molecular Biology* **221** (2): 431–440. PMID 1833555. doi:10.1016/0022-2836(91)80064-2.
7. ↑  Pósfai J, Bhagwat AS, Roberts RJ (December 1988). "Sequence motifs specific for cytosine methyltransferases". *Gene* **74** (1): 261–5. PMID 3248729. doi:10.1016/0378-1119(88)90299-5.
8. 1 2  Kumar S, Cheng X, Klimasauskas S, Mi S, Posfai J, Roberts RJ, Wilson GG (January 1994). "The DNA (cytosine-5) methyltransferases". *Nucleic Acids Res.* **22** (1): 1–10. PMC 307737. PMID 8127644. doi:10.1093/nar/22.1.1.
9. ↑  Lauster R, Trautner TA, Noyer-Weidner M (March 1989). "Cytosine-specific type II DNA methyltransferases. A conserved enzyme core with variable target-recognizing domains". *J. Mol. Biol.* **206** (2): 305–12. PMID 2716049. doi:10.1016/0022-2836(89)90480-4.
10. ↑  Cheng X (February 1995). "DNA modification by methyltransferases". *Curr. Opin. Struct. Biol.* **5** (1): 4–10. PMID 7773746. doi:10.1016/0959-440X(95)80003-J.
11. ↑  Cheng X, Kumar S, Posfai J, Pflugrath JW, Roberts RJ (July 1993). "Crystal structure of the HhaI DNA methyltransferase complexed with S-adenosyl-L-methionine". *Cell* **74** (2): 299–307. PMID 8343957. doi:10.1016/0092-8674(93)90421-L.
12. ↑  "DNMT1". *Gene Symbol Report*. HUGO Gene Nomenclature Committee. Arquivado dende o orixinal o 06 de outubro de 2013. Consultado o 2012-09-27.
13. ↑  "DNMT3A". *Gene Symbol Report*. HUGO Gene Nomenclature Committee. Arquivado dende o orixinal o 09 de setembro de 2013. Consultado o 2012-09-27.
14. ↑  "DNMT3B". *Gene Symbol Report*. HUGO Gene Nomenclature Committee. Arquivado dende o orixinal o 21 de setembro de 2013. Consultado o 2012-09-27.
15. ↑  "DNMT3L". *Gene Symbol Report*. HUGO Gene Nomenclature Committee. Arquivado dende o orixinal o 07 de outubro de 2013. Consultado o 2012-09-27.
16. ↑  Kho MR, Baker DJ, Laayoun A, Smith SS (1998). "Stalling of Human DNA (Cytosine-5) Methyltransferase at Single Strand Conformers form a Site of Dynamic Mutation". *Journal of Molecular Biology* **275** (1): 67–79. PMID 9451440. doi:10.1006/jmbi.1997.1430.
17. ↑  Smith SS, Kaplan BE, Sowers LC, Newman EM (1992). "Mechanism of human methyl-directed DNA methyltransferase and the fidelity of cytosine methylation". *Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America* **89** (10): 4748–4744. PMC 49160. PMID 1584813. doi:10.1073/pnas.89.10.4744.
18. ↑  Jair KW, Bachman KE, Suzuki H, Ting AH, Rhee I, Yen RW, Baylin SB, Schuebel KE (2006). "De novo CpG Island Methylation in Human Cancer Cells". *Cancer Research* **69** (2): 682–692. PMID 16423997. doi:10.1158/0008-5472.CAN-05-1980.
19. ↑  Ting AH, Jair KW, Schuebel KE, Baylin SB (2006). "Differential Requirement for DNA Methyltransferse 1 In Maintianing Cancer Cell Gene Promoter Hypermethylation". *Cancer Research* **66** (2): 729–735. PMID 16424002. doi:10.1158/0008-5472.CAN-05-1537.
20. ↑  Li E, Bestor TH, Jaenisch R (1992). "Targeted Mutation of the DNA Methyltransferase Gene Results in Embryonic Lethality". *Cell* **69** (6): 915–926. PMID 1606615. doi:10.1016/0092-8674(92)90611-F.
21. ↑  Goll MG, Kirpekar F, Maggert KA, Yoder JA, Hsieh CL, Zhang X, Golic KG, Jacobsen SE, Bestor TH (2006). "Methylation of tRNAAsp by the DNA Methyltransferase Homolog Dnmt2". *Science* **311** (5759): 395–398. PMID 16424344. doi:10.1126/science.1120976.
22. ↑  "TRDMT1 tRNA aspartic acid methyltransferase 1 (Homo sapiens)". *Entrez Gene*. NCBI. 2010-11-01. Consultado o 2010-11-07.
23. ↑  Chédin F. The DNMT3 family of mammalian de novo DNA methyltransferases. Prog Mol Biol Transl Sci. 2011;101:255-85. doi: 10.1016/B978-0-12-387685-0.00007-X. PMID 21507354
24. ↑  Mack GS (2010). "To selectivity and beyond". *Nat. Biotechnol.* **28** (12): 1259–66. PMID 21139608. doi:10.1038/nbt.1724.

Véxase tamén
------------

### Outros artigos

* Metiltransferase
* Metilación do ADN
* Vía PRMT4

### Bibliografía

* Smith SS (1994). "Biological implications of the mechanism of action of human DNA (cytosine-5)methyltransferase". *Prog. Nucleic Acid Res. Mol. Biol.* **49**: 65–111. PMID 7863011.
* Pradhan S, Esteve PO (2003). "Mammalian DNA (cytosine-5) methyltransferases and their expression". *Clin. Immunol.* **109** (1): 6–16. PMID 14585271. doi:10.1016/S1521-6616(03)00204-3.
* Goll MG, Bestor TH (2005). "Eukaryotic cytosine methyltransferases". *Annu. Rev. Biochem.* **74**: 481–514. PMID 15952895. doi:10.1146/annurev.biochem.74.010904.153721.
* Svedruzić ZM (2008). "Mammalian cytosine DNA methyltransferase Dnmt1: enzymatic mechanism, novel mechanism-based inhibitors, and RNA-directed DNA methylation". *Curr. Med. Chem.* **15** (1): 92–106. PMID 18220765. doi:10.2174/092986708783330700.

### Ligazóns externas

* Información sobre ADN metiltransferases e metilación do ADN en epigeneticstation.com
* Datos para un anticorpo para a ADN metiltransferase (DNMT) Antibody
* DNA Modification Methyltransferases *Medical Subject Headings* (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.

*Este artigo contén información en dominio público procedente de Pfam e InterPro IPR001525, IPR003356, IPR012327 e IPR002941.*

|  |  |
| --- | --- |
| Control de autoridades | 
* Wd: Q1154602
* MAG: 2779979206

 |

|  |  |
| --- | --- |
| Identificadores | 
* EC: 2.1.1.-

 |