メチルトランスフェラーゼ

メチルトランスフェラーゼ（メチル基転移酵素）

メチルトランスフェラーゼは、特定の分子から別の分子へ「メチル基」を転移させる触媒として機能する酵素群の総称です。このメチル基の転移反応は「メチル化」と呼ばれ、生物の設計図であるDNAや、生命機能の担い手であるタンパク質に対して特によく見られます。メチル化に必要なメチル基は、一般的にS-アデノシルメチオニン（SAM）という分子から供給されます。

DNAのメチル化

DNAのメチル化は、主に遺伝子の働きを調節するための重要な生化学的修飾です。これは、DNAの基本的な配列を変更することなく、特定の遺伝子の発現を促進または抑制するスイッチとして機能します。

真核生物、特に哺乳類において、DNAメチル化は主にDNAを構成する塩基の一つであるシトシン上で発生します。この修飾は、生物の正常な発生過程において不可欠であり、細胞が特定の役割を持つようになる過程（分化）などに極めて重要です。例えば、マウスを用いた研究では、特定のDNAメチルトランスフェラーゼが欠損すると致死となることが示されており、その機能が生命維持にいかに重要であるかを示唆しています。

DNAメチル化は、癌の発生や進行にも関与している可能性が指摘されています。細胞の異常な増殖を抑える働きを持つ癌抑制遺伝子が過剰にメチル化されると、その機能が失われ、細胞の制御不能な増殖や転移を促進することが知られています。

また、DNAメチル化は、DNAを外部からの切断から保護するという重要な機能も持ちます。細菌などが持つ制限修飾系というシステムでは、特定のDNA配列を切断する制限酵素と、その切断標的と同じ配列をメチル化するメチルトランスフェラーゼが協調して働きます。メチルトランスフェラーゼが自身のDNAの特定の部位をあらかじめメチル化しておくことで、制限酵素がその部位を認識できなくなり、自己のDNAが誤って切断されるのを防ぎます。一方、細菌に侵入してきたウイルスなどの異質なDNAはメチル化されていないため、制限酵素によって効率的に切断・分解されます。このように、メチル化は細菌が自己と非自己のDNAを区別し、防御する上で極めて有効な手段となっています。

タンパク質のメチル化

タンパク質もメチル化の標的となります。これは、タンパク質を構成するアミノ酸の側鎖や、タンパク質の端（N末端）にある窒素原子上で起こります。

アミノ酸がメチル化されることで、その化学的性質や立体構造が変化し、結果としてタンパク質全体の機能に多様性や新たな性質が付与されます。例えば、特定のタンパク質が他の分子と結合する能力などが、メチル化によって調節されることがあります。

タンパク質のメチル化反応は、多くの場合不可逆的であるという特徴を持ちます。一度メチル基が付加されると、通常は簡単には外れません。

まとめ

メチルトランスフェラーゼは、DNAやタンパク質のメチル化を通じて、遺伝子発現の制御、生物の発生、DNA保護、タンパク質機能の多様化など、生命の維持・調節機構において多岐にわたる重要な役割を担う酵素群です。その機能異常は様々な疾患とも関連しており、生命科学、医学の両分野で活発な研究が進められています。

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