Damメチラーゼ

Damメチラーゼの概要

Damメチラーゼ（英: Dam methylase）は、DNAの5'-GATC-3'配列に存在するアデニン塩基にメチル基を付加する酵素です。この酵素は、主に大腸菌K-12株から同定され、DNAアデニンメチル化を担う遺伝子に由来する名称が付けられました。Damメチラーゼは、制限修飾系には含まれないオーファンメチルトランスフェラーゼであり、多様な生物機能に寄与しています。

機能と役割

DNAミスマッチ修復の促進

DNA複製中にエラーが生じた場合、Damメチラーゼはミスマッチ修復に重要な役割を果たします。細胞は鋳型鎖と新生鎖を区別する必要があり、Damメチラーゼによるヘミメチル化がこの区別を可能にします。具体的には、MutSタンパク質がミスマッチ部位に結合し、MutLをリクルートすることで修復過程が始まります。MutHエンドヌクレアーゼは、ヘミメチル化されていない娘鎖を選択的に切断し、その後、ヘリカーゼやエキソヌクレアーゼがミスマッチ周囲のDNAを除去し、DNAポリメラーゼIIIが再合成を行います。

複製の制御

DamメチラーゼはDNA複製の調節にも寄与しています。細菌細胞において、複製起点（oriC）の発火は厳密に管理されています。この工具の一部には、oriC内の5'-GATC-3'配列への結合に関与するDnaAタンパク質が含まれます。複製直後、oriCはヘミメチル化され、この状態から完全にメチル化されることが再び複製を開始するための条件となります。

遺伝子発現の調節

Damメチラーゼは、RNAの転写にも関与しており、特に大腸菌では、下流のGATC配列のメチル化が転写を促進させる効果を持っています。例えば、尿路病原性大腸菌のP線毛プロモーターにおける相変異は、Damによるメチル化によって制御されています。このように、Damメチラーゼは遺伝子の調節においても重要な役割を果たします。

構造的特徴

Damメチラーゼは、メチルトランスフェラーゼの一種であり、特定の構造モチーフによって分類されます。これには9つのモチーフとタギング配列が含まれ、特にモチーフIVはメチラーゼとしての主要な特徴を示しています。また、Damメチラーゼは、他の生物種に存在するオーファンメチルトランスフェラーゼと同様に、5'-GANTC-3'ヘミメチル化DNAを処理する機能も持ちます。

オーファンメチルトランスフェラーゼ

Damメチラーゼはオーファンメチルトランスフェラーゼとして知られ、主に遺伝子発現、DNA複製、修復などの機能を独立して調整します。その他の細菌やファージにも同様の酵素が存在し、それぞれ独自の機能を持っていますが、Damメチラーゼとは異なるメチル化機能があります。

生存に関する研究

Damメチラーゼの遺伝子は非必須とされていますが、特定の病原体においてはその重要性が異なることが示されています。例えば、コレラ菌や仮性結核菌ではこの遺伝子なしでは生存できませんが、他の細菌では損失しても生存が可能です。さらに、ある細菌でのDamメチラーゼ欠損は、特定のタンパク質の調整異常を引き起こすことが知られています。

結論

Damメチラーゼは、DNAメチル化の中で中心的な役割を果たす重要な酵素であり、遺伝子発現や複製の制御においても不可欠な存在です。細菌の成長や反応に密接に関連するため、その研究は微生物学や遺伝学の分野で非常に重要なものとなっています。

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