Structure, mechanism and function of bacterial DNA methyltransferases

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DNA Methyltransferasen (MTasen) sind in vielerlei Hinsicht faszinierende Enzyme: 1) wegen ihrer wichtigen biologischen Funktionen, die von der epigenetischen Übertragung gewisser Merkmale durch spezifische Methylierungsmuster der DNA über die Beteiligung an DNA-Replikation, DNA-Reparatur und Transkriptionskontrolle bis zur Phagenabwehr reichen; 2) aus enzymologischer Sicht, weil bei diesen Enzymen zum ersten Mal gezeigt wurde, daß Nukleobasen im Zuge eines katalytischen Vorganges aus der DNA-Doppelhelix herausgeklappt werden sowie 3) aus methodischen Gründen, weil sie ideale Systeme für evolutives Protein engineering darstellen. Im Zuge dieses Vorhabens sollen zwei verschiedene Adenin DNA MTasen untersucht werden. Wir wollen den Mechanismus des Ausklappens einer Zielbase aus der DNA aufklären sowie den katalytischen Mechanismus dieser Enzyme besser verstehen. Außerdem wollen wir genau untersuchen, wie akkurat DNA Methyltransferasen ihre Zielsequenz auf der DNA sowie ihre Zielbase erkennen, eine Fragestellung, die bislang an keiner DNA MTase umfassend experimentell analysiert wurde. Erste Ergebnisse belegen eindeutig, daß die Sequenzspezifität von DNA MTasen um Größenordnungen geringer ausgeprägt ist, als die der korrespondierenden Restriktionsendonukleasen und daß Adenin MTasen überraschenderweise auch Cytosin Reste methylieren können. Aufbauend auf den Ergebnissen soll versucht werden, die Spezifität von M.EcoRV zu verändern. Zusammenfassend werden unsere Experimente dazu beitragen, die Struktur und Funktionsweise von Vertretern dieser wichtigen Enzymklasse besser zu verstehen.