ティミンDNAグリコシラーゼによる5-カルボキシルサイトシンの切除

Lakshmi S Pidugu¹, Qing Dai², Shuja S Malik¹

¹Department of Biochemistry and Molecular Biology , University of Maryland School of Medicine , Baltimore , Maryland 21201 , United States.

Journal of the American Chemical Society

|November 7, 2019

まとめ

構造的な洞察は,チミンDNAグリコシラーゼ (TDG) が活性DNA脱メチル化における重要なステップである5-カルボキシルサイトシン (caC) を切除する方法を示しています. これは表遺伝的調節と病気の研究のための酵素機構を明確にします.

科学分野:

エピジェネティクス
分子生物学
構造生物学

背景:

5-メチルサイトシン (mC) は,遺伝子発現,発育,がんなどの病気に影響を与える重要な表遺伝子マーカーです.
活性DNA脱甲基化は,mCのTET媒介酸化と,その後チミンDNAグリコシラーゼ (TDG) によって切除することを含む.
5カルボキシルサイトシン (caC) のTDGによる切除の正確なメカニズムは,まだ完全に理解されていません.

研究の目的:

人間のTDGによるcaCの認識と切除の高解像度構造的基礎を明らかにする.
水分と特定のアミノ酸残留の役割を含む酵素と基板の相互作用を詳細に説明する.

主な方法:

人体TDGの高解像度結晶構造は,caCを含むDNAに結合している.
caC-DNAで複合したTDG変異体 (N191A,N140A) の構造分析

主要な成果:

TDGによるcaC認識と除去に関する詳細な酵素基板相互作用が明らかにされ,酸触媒による切除における2つの水分子の役割が強調された.
基板に依存する TDG の形状の変化は,caC との水の相互作用を最適化します.
他のサイトシン派生物と区別して,N3プロトネートメカニズムによるcaC切除におけるAsn191の重要な役割が明らかにされた.
保存されたAsn140の基板結合および核愛性水添加における機能に関する構造的な洞察が提供された.

結論:

この研究は,DNA脱メチル化における重要なステップである,caCの切除のためのTDGのメカニズムに関する前例のない構造的な詳細を提供します.
これらの発見はエピジェネティック・レギュレーションの理解を進めており,異常なDNAメチル化に関連した疾患に対する治療的介入の潜在的ターゲットを提供します.

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