С5-цитозиновая ДНК-метилтрансфераза Ssoll как бифункциональный белок: изучение взаимодействия с участком метилирования и с промоторной областью генов системы рестрикции-модификации Ssoll тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.10, кандидат химических наук Воробьева, Ольга Валерьевна

• Воробьева, Ольга Валерьевна
• кандидат химических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат химических наук Воробьева, Ольга Валерьевна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Молекулярные аспекты взаимодействия белков семейства С5-цитозиновых ДНК-мстилтрансфераз и семейства Сго-белков и рспрессоров с ДНК

Литературный обзор).

1.1. Классификация ДНК-связывающих белков.

1.2. Строение и свойства С5-цитозиновых ДНК-метилтрансфераз.

1.2.1. Функции ДНК-метилтрансфераз.

1.2.1.1. Биологическое значение метилирования ДНК в прокариотах.

1.2.1.2. Биологическое значение метилирования ДНК в эукариотах.

1.2.2. Первичная структура С5-цитозиновых ДНК-мстилтрансфераз.

1.2.3. Пространственная структура С5-цитозиновых ДНК-мстилтрансфераз.

1.2.4. Механизм катализа переноса метальной группы С5-цитозиновыми ДНК-метилтраисфсразами.

1.2.5. Молекулярные механизмы взаимодействия С5-цитозиновых

ДНК-метилтрансфераз с ДНК-субстратом и кофактором.

1.2.5.1. Особенности связывания ДНК С5-цитозиновыми ДНК-метилтрансферазами.

1.2.5.2. Структурные аспекты ДНК-белкового узнавания в комплексах

С5-цитозиновых ДНК-метилтрансфераз.

1.3. Строение и свойства Сго-белков и рспрессоров.

1.3.1. Структурный мотив «спираль-иоворот-спираль».

1.3.2. Представители, входящие в семейство Сго-белков и реирессоров.

1.3.3. Биологические функции фаговых репрессоров и Сго-белков. Регуляция генов в жизненном цикле бактериофага X.

1.3.4. Структура Сго-белков и репрессоров.

1.3.5. Механизм связывания Сго-белков и репрессоров с ДНК.

1.3.6. Белок-белковые взаимодействия в структурах Сго-белков и репрессоров.

ГЛАВА 2. С5-цитозиновая ДНК-метилтрансфераза БэоН как бифункциональный белок: изучение взаимодействия с участком метилирования и с промоторной областью генов системы рестрикции-модификации БэоП

Обсуждение результатов).

2.1. Разработка методики определения неметилируемого остатка 2'-дезоксицитидина в участке метилирования цитозиновых ДНК-метилтрансфераз.

2.1.1. Установление специфичности действия Д11К-метилтрансферазы Ы1аХ.

• 2.2. Фермент модификации БэоИ как С5-цитозиновая ДНК-метилтраисфсраза.

2.2.1. Равновесное связывание метилтрансферазы БэоН с участком метилирования.

2.2.2. Идентификация групп атомов участка метилирования, взаимодействующих с метилтрансферазой БэоП при формировании специфического комплекса.

2.2.2.1. Взаимодействие метилтрансферазы БэоН с ^модифицированными ДНК-субстратами.

2.2.2.2. Взаимодействие метилтрансферазы БэоН с ДНК-субстратами, содержащими 5-метил-2'-дезоксицитидин в одной из цепей участка метилирования.

2.2.3. Роль Суз142 каталитического центра метилтрансферазы БэоН в связывании ДНК.

2.3. Изучение роли метилтрансферазы БэоН в процессе дезаминирования метилируемого цитозина.

2.4. Регуляция в системе рестрикции-модификации БбоН. Фермент модификации БэоН как регуляторный белок

2.4.1. Исследование равновесного связывания метилтрансферазы SsoII с регуляторыым» участком ДНК.

2.4.2. Идентификация групп атомов «регуляторного» участка ДНК, взаимодействующих с метилтрансферазой SsoII при формировании специфического комплекса.

2.4.3. Ковалснтпос присоединение метилтрансферазы SsoII к ДНКлигандам, содержащим 2'-альдегидпую группу.

2.5. Анализ ДНК-белковых контактов в комплексах метилтрансферазы SsoII с «регуляторным» участком и участком метилирования.

2.6. Моделирование ДНК-белковых взаимодействий в комплексах метилтрансферазы

SsoII с «регуляторным» участком и участком метилирования.

ГЛАВА 3. Экспериментальная часть.

3.1. Реактивы и материалы.

3.2. Приборы и методы.

3.3. Общие методики.

3.3.1. Введение 32Р-метки в ДНК.

3.3.2. Определение пуклеотидных последовательностей фрагментов ДНК.

3.3.3. Исследование равновесного связывания ДНК-метилтрансфсразы SsoII с ДНК-лигандами.

3.3.4. Метод «отпечатков» с использованием N-этил-М-нитрозомочевины в качестве модифицирующего реагента.

3.3.5. Метод «отпечатков» с использованием диметилсульфата в качестве модифицирующего реагента.

3.3.6. Метод «отпечатков» с использованием муравьиной кислоты в качестве модифицирующего реагента.

3.3.7. Метод «отпечатков» с использованием гидразина в качестве модифицирующего реагента.

3.3.8. Ковалентнос присоединение ДНК-метилтрансфераз 1Ч1аХ и БбоН к ДНК-дуплексам, содержащим 5-фтор-2'-дезоксицитидин.

3.3.9. Ковалентное присоединение ферментов нуклеинового обмена к ДНК-дуплексам, содержащим фосфорилдисульфидную межнуклеотидпую группу.

3.3.10. Ковалентнос присоединение ДНК-метилтрансфсразы БбоН к ДНК-дуплексам, содержащим 2'-альдегидную группу.

3.3.11. Определение эффективности взаимодействия метилтрапсфераз 1Ч1аХ и БбоП с ДНК-субстратами.

3.3.12. Определение пеметилирусмого остатка 2'-дезоксицитидина в участке узнавания цитозииовых ДНК-метилтрансфераз.

3.3.13. Молекулярное моделирование.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «С5-цитозиновая ДНК-метилтрансфераза Ssoll как бифункциональный белок: изучение взаимодействия с участком метилирования и с промоторной областью генов системы рестрикции-модификации Ssoll»

Метилирование ДНК ферментами модификации - метилтрансферазами - является важнейшим способом передачи наследственной информации, не закодированной в пуклсотидной последовательности ДНК. ДНК-метилтрансферазы (МТазы) обнаружены в различных про- и эукариотических объектах [1]. У эукариот метилирование ДНК неотделимо от протекания таких биологических процессов, как генная экспрессия, эмбриональное развитие, геномный «импринтинг», инактивация Х-хромосомы, генетические болезни, генетические мутации и онкогенныс заболевания. В прокариотах МТазы в большинстве случаев являются компонентами систем рестрикции-модификации (Р-М). Системы Р-М являются защитным механизмом прокариотических организмов против проникновения в клетку чужеродной ДНК. Ключевыми процессами, сопровождающими функционирование систем Р-М, являются репликация и репарация ДНК.

Важным направлением современных исследований систем Р-М является изучение особенностей регуляции гсипой экспрессии образующих их ферментов - ДНК-метилтрансфераз и эпдопуклеаз рестрикции. ДНК клетки-«хозяина» защищена от гидролиза эндонуклеазой рестрикции посредством специфического метилирования. Очевидно, что нарушение механизма метилирования «хозяйской» ДНК приведет к ее фрагментированию эндонуклеазой рестрикции и, как следствие, к гибели клетки. Однако, несмотря на то, что потенциальная важность регуляции генной экспрессии в системах Р-М очевидна, механизмы, объясняющие этот процесс, всс еще мало изучены. Для ряда систем рестрикции-модификации (РуиН, ВатН1, Есо721) показано, что С-белок - продукт гепа С, лежащего сонаправлено с геном эндонуклеазы рестрикции, стимулирует экспрессию последнего [2-4]. В системах Р-М ЕсоШ1, Мвр1 и БбоИ метилтраисфсразы действуют не только как ферменты модификации, но и как транскрипционные рспрсссоры, которые способны связываться с собственными промоторными областями и регулировать экспрессию собственных генов [5Ч.

Объектом нашего исследования является метилтрансфераза БвоН (М-БбоИ), входящая в систему рестрикции-модификации БвоИ [9]. МБвоИ узнает в двутяжевой ДИК нуклеотидную последовательность б'-СХЖЮ-З' (Ы = Л, Т, С, в) и в присутствии кофактора Б-аденозил-Ь-мстиопина метилирует внутренний остаток цитозипа с образованием 5-метилцитозииа [10]. К началу выполнения настоящей работы была показана способность \1SsoII осуществлять регуляторную функцию, формируя специфический и стабильиый комплекс е промоторпой областью генов системы рестрикции-модификации БбоН [7, 8]. Однако, в отличие от систем Р-М Есо1Ш и Мвр1 для системы БбоН характерна сопряженная регуляция экспрессии генов эндонуклеазы рестрикции и метилтрансферазы. М-БбоН не только ингибирует свой собственный синтез, но и активирует синтез эндонуклеазы рестрикции БбоИ.

Целью настоящей работы являлось сравнительное биохимическое исследование специфических ДНК-белковых комплексов М.БбоН с участком метилирования и с промоторной областью генов системы Р-М БбоИ. Для решения поставленной задачи использован комплексный подход, включающий идентификацию групп атомов ДНК (методом «отпечатков») и аминокислотных остатков фермента (методом региоселсктивного ковалентного присоединения нуклеиновой кислоты к белку), участвующих в формировании ДНК-белковых комплексов; определение констант диссоциации, характеризующих связывание М.БбоН с ДНК-лигандами; компьютерное моделирование белково-пуклсиповых взаимодействий в комплексах М.БзоН с промоторной областью генов системы Р-М БбоН и с участком метилирования ДНК. Отдельной задачей в рамках настоящего исследования стало определение субъединичной структуры М-БбоИ при связывании с промоторпой областью генов системы Р-М БвоП. Для этого впервые использованы ДНК-дуплексы, содержащие альдегидную группу в 2'-положснии углеводного фрагмента.

Вопрос о том, каким образом С5-цитозиновые МТазы катализируют реакцию переноса метальной группы в С5-положение цитозина практически решен. В то же время механизмы узнавания МТазами определенной нуклеотидной последовательности в ДНК и местоположения метилируемого (1С еще недостаточно изучены. Поэтому данная работа в значительной степени направлена на изучение связывания М.БзоН с участком метилирования ДНК. Особое внимание уделено исследованию роли Суз142 каталитического центра М-БбоН во взаимодействии с углеводофосфатным остовом ДНК. Впервые для изучения МТаз были использованы ДНК-дуплексы, содержащие фосфорилдисульфидную группу вместо природной фосфодиэфирной межнуклеотидной связи.

В ходе работы была предложена методика определения местоположения неметилирусмого (1С в участке узнавания цитозиновых ДНК-метилтрансфераз, основанная на использовании бисульфитной реакции в сочетании с ферментом репарации урацил-ДНК-гликозилазой.

Полученные в настоящей работе данные позволили охарактеризовать механизмы образования специфических ДНК-белковых комплексов М.БзоН с участком метилирования и промоторной областью системы Р-М БбоН и предложить модель взаимодействия С5-цитозиновой ДНК-мстилтрансферазы БбоП с ДНК как бифункционального белка.

Работа содержит литературный обзор, посвященный молекулярным аспектам взаимодействия семейства С5-цитозиновых ДНК-метилтрансфераз и семейства Сго-белков и репрессоров с ДНК.

Заключение диссертации по теме «Биоорганическая химия», Воробьева, Ольга Валерьевна

выводы

1. Проведено сравнительное биохимическое исследование специфических ДНК-белковых комплексов М-БбоН с участком метилирования и с промоторной областью генов системы рестрикции-модификации БэоН. Предложена модель взаимодействия этого фермента с ДНК как бифункционального белка.

2. Идентифицированы группы атомов участка метилирования и инвертированного повтора промоторной области генов системы рестрикции-модификации БэоН, существенные для формирования комплексов с метилтрансферазой БэоН. Построены молекулярные модели комплекса С-копцсвой части мстилтрансферазы БзоН с участком метилирования в ДНК и аналогом кофактора Б-адснозил-Ь-гомоцистеином, а также комплекса М-концевой части метилтрансферазы БзоН с промоторной областью.

3. Впервые продемонстрирована возможность использования ДНК-дуплсксов, содержащих фосфорилдисульфидную группу вместо природной фосфодиэфирной межпуклеотидной связи, для ковалептпого присоединения к метилтрапсфсразе БзоН за счет реакции дисульфидного обмена. Показана сближенность остатка Суз142 каталитического центра фермента с углсводофосфатпым остовом ДНК при взаимодействии как со специфическими, так и с неспецифическими лигандами.

4. Методом ковалентного присоединения метилтрансферазы БзоН к ДНК-дуплексам, содержащим альдегидную группу в 2'-положении углеводного фрагмента, впервые показано, что в связывании с промоторной областью генов системы рестрикции-модификации БэоН могут участвовать две молекулы фермента.

5. Разработана методика определения местоположения нсметилируемого ¿С в участке узнавания цитозиновых ДНК-мстилтрансфераз, основанная на последовательном использовании бисульфитной реакции и фермента репарации урацил-ДНК-гликозилазы. С помощью предложенного подхода установлена специфичность действия метилтрансферазы Ы1аХ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Воробьева, Ольга Валерьевна, 2004 год

1. Jeltsch A. Beyond Watson and Crick: DNA methylation and molecular enzymology of DNAmethyltransfcrases. //ChcmBioChem. 2002. V. 3. P. 274-293.

2. Tao T., Bourne J.C., Blumenthal R.M. A family of regulatory genes associated with type IIrestriction-modification systems. // J. Bacteriol. 1991. V. 1. P. 1367-1375.

3. Ives C.L., Nathan P.D., Brooks J.E. Regulation of the BamHI restriction-modification system bya small intergenic open reading frame, bamlllC, in both Escherichia coli and Bacillus subtilis. //J. Bacteriol. 1992. V. 174. P. 7194-7201.

4. Rimsclicne R., Vaisvila R., Janulaitis A. The eco72Icgcnc specifies a trans-acting factor whichinfluences expression of both DNA methyltransferasc and endonuclease from the Eco72I restriction-modification system. //Gene. 1995. V. 157. P. 217-219.

5. Som S., Friedman S. Regulation of EcoRII mcthyltransferase: effect of mutation on geneexpression and in vitro binding to the promoter region. // Nuclcic Acids Res. 1994. V. 22. P. 5347-5353.

6. Som S., Friedman S. Characterization of the intergenic region which regulates the Msplrestriction-modification system. //J. Bacteriol. 1997. V. 179. P. 964-967.

7. Karyagina A., Shilov I., Tashlitskii V., Khodoun M., Vasil'ev S., Lau P.C.K., Nikolskaya, I.,

8. Specific binding of SsoII DNA mcthyltransferase to its promoter region provides the regulation of SsoII restriction-modification gene expression. // Nucleic Acids Res. 1997. V. 25. P. 2114-2120.

9. Shilov I., Tashlitskii V., Khodoun M., Vasil'ev S., Alekseev Ya., Kuzubov A, Kubareva E.,

10. Karyagina A. DNA-methyltransfcrasc SsoII interaction with own promoter region binding site. // Nucleic Acids Res. 1998. V. 26. P. 2659-2664.

11. Тедиашвили М.И., Упорова Т.М., Никольская И.И., Дсбов С.С. Обнаружение системы хозяйской специфичности у шигелл. // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 1980. Т. 90. С. 324-325.

12. Ю.Никольская И.И., Карташова И.М., Лопатина Н.Г. Ферменты новой системы хозяйской специфичности Sso47II. // Молекуляри. генетика. 1983. Т.12. С. 5-10.

13. Frishman D., Meves H-W. PEDANTic genome analysis. // Trends Genet. 1997. V. 13. P. 415416.

14. Harrison S.C. A structural taxonomy of DNA-binding domains. // Nature. 1991. V. 353. P. 715719.

15. Luisi B.F. DNA-protein interaction at high resolution. // DNA-protein structural interactions. /

16. Eds Lilley D.M.J. New York: Oxford University Press. 1995. P. 1-48.

17. Saylc R.A., Milner-White E.J. RasMol Bimolecular graphics for all. // Trends Biochem. Sci.1995. V. 20. P. 374-376.

18. Luscombc N.M., Austin S.E., Berman II.M., Thornton J.M. An overview of the structures ofprotein-DNA complexes. // Genome Biology. 2000. V. 1. P. 1-37.

19. Oregano C.A., Taylor W.R. SSAP: sequential structure alignment program for protein structurecomparison. // Methods Enzimol. 1996. V. 266. P. 617-635.

20. Oregano C.A., Flores T.P., Taylor W.R., Thornton J.M. Identification and classification ofprotein fold families. // Protein Eng. 1993. V. 6. P. 485-500.

21. Drydcn D.T.F. Bacterial DNA methyltransferascs. // S-Adenosylmethionine-dependentmethyltransferascs: structures and functions. / Eds. Cheng X., Blumenthal R.M. Singapore: World Scientific Publishing. 1999. P. 283-340.

22. Heitman J. On the origins structures and functions of restriction-modification enzymes. // Genet.

23. Eng. 1993. V. 15. P. 57-108.

24. Roberts R.J., Macclis D. REBASE restriction enzymes and methylases. // Nuclcic Acids Res.2001. V. 29. P. 268-269.

25. Roberts R.J., Ilalford S.E. Type II restriction enzymes cndonuclcascs. // Nucleases. / Eds. Linn

26. S.M., Lloyd R.S., Roberts R.J. Cold Spring Harbor: Cold Spring Harbor Press. 1993. P. 3588.

27. Sternberg N., Coulby J. Cleavage of the bacteriophage PI packaging site is regulated byadedenine methylation. // Proc. Natl. Acad. Sci. 1990. V. 87. P. 8070-8074.

28. Messer W., Noycr-Weidner M. Timing and targeting: the biological functions of Dammethylation in E. coli. II Cell. 1988. V. 54. P. 735-737.

29. Modrich P. Methyl-directed DNA mismatch correction. // J. Biol. Chem. 1989. V. 264. P. 65976600.

30. Marnus M.G. Methylation of DNA. // Escherichia coli and Salmonella typhimurium. / Eds

31. Neidhardt F.C. Washington: ASM Press Washington DC. 1996. P. 782-791.

32. Polaczek P., Kwan K., Liberies D.A., Campbell J.L. Role of architectural elements incombinatorial regulation of initiation of DNA replication in Escherichia coli. II Mol. Microbiol. 1997. V. 26. P. 261-275.

33. Vertino P.M. Eukaryotic DNA methyl transferases. // S-Adenosylmethioninc-depcndentmethyltransfcrascs: structures and functions. / Eds. Cheng X., Blumenthal R.M. Singapore: World Scientific Publishing. 1999. P. 341-372.

34. Kass S.U., Pruss D., WolfTc A.P. How docs DNA methylation repress transcription? //

35. Trends Genet. 1997. V. 13. P. 444-449.

36. Siegfried Z., Cedar II. DNA methylation: a molecular lock. // Curr. Biol. 1997. V. 7. P. 305307.

37. Tilghman S.M. The sins of the fathers and mothers: gcnomic imprinting in mammaliandevelopment. // Cell. 1999. V. 96. P. 185-193.

38. Reik W., Walter J. Genomic imprinting: parental influence on the genome. // Nat. Rev. Genet.2001. V. 2. P. 21-32.

39. Li E., Beard C., Jaenisch R. 1993. Role for DNA methylation in genomic imprinting. //

40. Nature. V. 366. P. 362-365.

41. Beard C., Li E., Jaenisch R. Loss of methylation activates Xist in somatic but not in embryoniccells. //Genes Dev. 1995. V. 9. P. 2325-2334.

42. Panning B., Jaenisch R. DNA hypomethylation can activate Xist expression and silence Xlinkcd genes. // Genes Dev. 1996. V. 10. P. 1991-2002.

43. Sado T, Fcnner M.H., Tan S.S., Tam P., Shioda T., Li E. X inactivation in the mouse embryodeficient for Dnmtl: distinct effect of hypomethylation on imprinted and random X inactivation. // Dev. Biol. 2000. V. 225. P. 294-303.

44. Smit A.F. Interspersed repeats and other mementos of transposable elements in mammaliangenomes. IICurr. Opin. Genet. Dev. 1999. V. 9. P. 657-663.

45. Jackon-Grusby L., Beard C., Possemato R., Tudor M., Fambrough D., Csankovszki G.,

46. Dausman J., Lee P., Wilson C., Lander E., Jaenisch R. Loss of genomic methylation causes p53-depcndcnt apoptosis and epigcnctic deregulation. //Nat. Genet. 2001. V. 27. P. 31-39.

47. Li E., Bestor T. II., Jaenisch R. Targeted mutation of the DNA methyltransferase gene results incmbrionic lethality. //Cell. 1992. V. 69. P. 915-926.

48. Okano M., Bell D.W., Habcr D.A., Li E. DNA Mcthyltransferascs Dnmt3a and Dnmt3b arcessential for de novo methylation and mammalian development. // Cell. 1999. V. 99. P. 247257.

49. Warnccke P.M., Bestor T. H. Cytosine methylation and human cancer. // Curr. Opin. Oncol.2000. V. 12. P. 68-73.

50. Baylin S.B., Merman J.G. DNA hypermethylation in tumorigenesis: cpigenetics joins genetics. //

51. Trends Genet. 2000. V. 16. P. 168-74.

52. Jones P.A., Baylin S.B. The fundamental role of cpigenetic events in cancer. // Nat. Rev. Genet.2002. V.3. P. 415-428.

53. Issa J.P. CpG-island mcthylation in aging and cancer. // Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2000.1. V. 249. P. 101-118.

54. Kumar S., Cheng X., Klimasauskas S., Mi S., Posfai J., Roberts R.J., Wilson G.G. The DNAcytosine-5) methyltransferases. //Nucleic Acids Res. 1994. V. 22. P. 1-10.

55. Sankpal U.T., Rao D.N. Structure, function and mechanism of Hhal DNA methyltransferases. //

56. Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 2002. V. 37. P. 167-197.

57. Громова E.C., Хорошаев А.В. Прокариотические ДНК-метилтрапсферазы: структура имеханизм взаимодействия с ДНК. // Молекулярн. Биология. 2003. Т. 37. С. 300-314.

58. O'Gara М., Zhang X., Roberts R.J., Cheng X. Structure of a binary complex of Hhalmethyltransfcrase with S-adenosyl-L-methionine formed in the presence of a short nonspecific DNA oligonucleotide. // J. Mol. Biol. 1999. V. 287. P. 201-209.

59. Klimasauskas S., Kumar S., Roberts R.J., Cheng X. Hhal methyltransferase flips its target baseout of DNA helix. // Cell. 1994. V. 76. P. 357-369.

60. Reinisch K.M., Chen L., Vcrdine G.L., Lipscomb W.N. The crystal structure of Haelllmethyltransferase covalently complcxed to DNA: at extrahelical cytosine and rearranged base pairing.//Cell. 1995. V. 82. P. 143-153.

61. Mi S., Roberts R.J. The DNA binding affinity of Hhal methylase is increased by a signal aminoacid substitution in the catalytic centre. //Nucleic Acids Res. 1993. V. 21. P. 2459-2464.

62. Chen L., MacMillan A.M., Vcrdine G.L. Mutation separation of DNA binding from catalysis ina DNA cytosine methyltransferase. //J. Am. Chem. Soc. 1993. V. 115. P. 5318-5319.

63. Wyszynski M.W., Gabbara S., Kubareva E.A., Romanova E.A., Oretskaya T.S., Gromova E.S.,

64. Shabarova Z.A., Bhagwat S.A. The cysteine conserved among DNA cytosine methylascs isrequired for methyl transfer, but not for specific DNA binding. // Nucleic Acids Res. 1993. V. 21. P. 295-301.

65. Hanck T., Schmidt S., Fritz H.J. Sequence-specific and mechanism-based crosslinking of Demcytosine-C5 methyltransferase of E. coli. K-12 to synthetic oligonucleotides containing 5-fluoro-2'-deoxycytidinc. // Nucleic Acids Res. 1993. V. 21. P. 303-309.

66. Klimasauskas S., Nelson J.L., Roberts R.G. The sequence specifity domain of cytosine-C5methylases.// Nucleic Acids Res. 1991. V. 19. P. 6183-6190.

67. Mi S., Roberts R.J. How M.MspI and M.Hpall decide which base to methylate. //Nucleic Acids

68. Res. 1992. V. 20. P. 4811-4816.

69. Zimmermann C., Guhl E., Graessmann A. Mouse DNA methyltransferase (MTasc) deletionmutants that retain the catalytic domain display neither de novo nor maintenance methylation activity in vivo. // Biol. Chem. 1997. V. 378. P. 393-405.

70. Gowher H., Jeltsch A. Molecular enzymology of the catalytic domains of the Dnmt3a and

71. Dnmt3b DNA methyltransferases. //J. Biol. Chem. 2002. V. 277. P. 20409-20414.

72. Chuang L.S-H., Ian H-I., Koh T.W., Ng H-H., Xu G., Li B.F.L. Human DNA (cytosine-5)methyltransferase PCNA complex as a target for p21WAFl. // Science. 1997. V. 277. P. 1996-2000.

73. Robertson K.D., Ait-Si-Ali S., Yokochi T., Wade P.A., Jones P.L., Wolffe A.P. DNMT1 formsa complex with Rb, E2F1 and HDAC1 and represses transcription from E2F-responsive promoters. // Nat. Genet. 2000. V. 25. P. 338-342.

74. Rounntrce M.R., Bachman K.E., Baylin S.B. DNMT1 binds HDAC2 and a new co-reprcssor,

75. DMAP1, to form a complex at replication foci. // Nat. Genet. 2000. V. 25. P. 269-277.

76. Malone T., Blumenthal R.M., Cheng X. Structure-guided analysis reveals nine sequence motifsconserved among DNA amino-methyltransferases, and suggests a catalytic mechanism for these enzymes. // J. Mol. Biol. 1995. V. 253. P. 618-632.

77. Cheng X., Kumar S., Posfai J., Pflugrath J.W. Roberts R.J. Crystal structure of the Hhal DNAmethyltransferase complexed with S-adenosyl-L-methionine. // Cell. 1993. V. 74. P. 299-307.

78. Kumar S., Horton J.R., Jones G.D., Walker R.T., Roberts R.J., Cheng X. DNA containing 4'thio-2'-deoxycytidine inhibits methylation by Hhal methyltransferase. // Nucleic. Acids Res.1997. V. 25. P. 2773-2783.

79. O'Gara M., Klimasauskas S., Roberts R.J., Cheng X. Enzymatic C5-cytosine methylation of

80. DNA: mechanistic implications of new crystal structures for Hhal methyltransferase-DNA-AdoHcy complexes. //J. Mol. Biol. 1996. V. 261. P. 634-645.

81. O'Gara M., Roberts R.J., Cheng X. A structural basis for the preferential binding ofhemimethylated DNA by Hhal DNA methyltransferase. // J Mol Biol. 1996. V. 263. P. 597606.

82. O'Gara M., Horton J.R., Roberts R.J., Cheng X. Structures of Hhal methyltransferasecomplexed with substrates containing mismatches at the target base. // Nature Struct. Biol.1998. V. 5. P. 872-877.

83. Shcikhncjad G., Brank A., Christman J.K., Goddard A., Alvarez E., Ford Il.Jr., Marquez V.E.,

84. Marasco. C.J., Sufrin J.R., O'Gara M., Cheng X. Mechanism of inhibition of DNA (cytosine C5)-methyltransferases by oligodeoxyribonucleotides containing 5,6-dihydro-5-azacytosine. // J. Mol. Biol. 1999. V. 285. P. 2021-2034.

85. Vilkaitis G., Dong A., Weinhold E., Cheng X., Klimasauskas S. Functional roles of theconserved threonine 250 in the target recognition domain of Ilhal DNA methyltransferase. // J. Biol. Chem. 2000. V. 275. P. 38722-38730.

86. Dong A., Yoder J. A., Zhang X., Zhou L., Bcstor II., Cheng X. Structure of human DNMT2, anenigmatic DNA methyltransferase homolog that displays denaturant-resistant binding to DNA. // Nuclcic Acids Res. 2001. V. 29. P. 439-448.

87. Vilkaitis G., Merkienc E., Serva S., Wienholrd E., Klimasauskas S. The mechanism of DNAcytosine-5-methylation. Kinetic and mutational dissection of Ilhal methyltransferase. // J. Biol. Chem. 2001. V. 276. P. 20924-20934.

88. Bhattacharya S.K., Dybey A.K. Kinetic mechanism of cytosine DNA methyltransferase Mspl. //

89. J. Biol. Chem. 1999. V. 274. P. 14743-14749.

90. Renbaum P., Razin A. Mode of action of the Spiroplasma CpG methylase M.SssI. // FEBS Lett.1992. V.313. P. 243-247.

91. Boye E., Marnus M.G., Lobner-Olesen A. Quantitation of Dam methyltransferase in

92. Escherichia coli. II J. Bacteriol. 1992. V. 174. P. 1682-1685.

93. Kellehcr J.E., Raleigh E.A. Response to UV damage by for Escherichia coli. K-12 restrictionsystems.//J. Bacteriol. 1994. V. 176. P. 5888-5896.

94. Klimasauskas S., Szyperski Т., Serva S., Wuthrich K. Dynamic modes of the flipped-outcytosine during Hhal methyltransferase-DNA interactions in solution. // EMBO J. 1998. V. 17. P. 317-324.

95. Flynn J., Reich N. Murine DNA (cytosine-5-)-methyltransferase: steady-state and substratetrapping analyses of the kinetic mechanism. // Biochemistry. 1998. V. 37. P. 15162-15169.

96. Rcnbaum P., Razin A. Footprint analysis of M.SssI and M.Hhal methyltransferascs revealsextensive interactions with the substrate DNA backbone. // J. Mol. Biol. 1995. V. 284. P. 1926.

97. Finta С., Kiss A. Footprint analysis of the BspRI DNA methyltransferase-DNA interaction//

98. Nucleic Acids Res. 1997. V. 25. P. 2841-2846.

99. Dybey A.K., Roberts R.J. Sequence-specific DNA binding by the Mspl DNA methyltransferasc.

100. Nucleic Acids Res. 1992. V. 20. P. 3167-3173.

101. Rasko Т., Finta С., Kiss A. DNA bending induced by DNA (cytosinc-5) methyltransferascs. //

102. Nucleic Acids Res. 2000. V. 28. P. 3083-3091

103. Nelson H.C., Bestor Т.Н. Base eversión and shuffling by DNA mcthyltransfcrases. // Chem.

104. Biol. 1996. V.3. P. 419-423.

105. Osterman D.G., DcPillis G.D., Wu J.C., Matsuda A., Santi D.V. 5-Fluorocytosine in DNA is amachanism-based inhibitor of Hhal methylase. // Biochemistry. 1998. V. 27. P. 5204-5210.

106. Pabo C.O., Saucr R.T. Transcription factors: structural families and principles of DNArecognition.//Annu. Rev. Biochcm. 1992. V. 61. P. 1053-1095.

107. Huffman J.L., Brennan R.G. Prokaryotic transcription regulators: more than just the helix-turnhclix motif. // Curr. Opin. Struct. Biol. 2002. V. 12. P. 98-106.

108. Warren A.J. Eukaryotic transcription factors. // Curr. Opin. Struct. Biol. 2002. V. 12. P. 107114.

109. Леднева P.K., Копылов A.M. Структурные аспекты ДНК-белкового узнавания. М.: МГУ,1999. 119 с.

110. Suzuki M., Brenner S.E., Gerstein M., Yagi N. DNA recognition code of transcription factors. //

111. Protein Eng. 1995. V. 4. P. 319-328.

112. Suzuki M. A framework for the DNA-protein recognition code of the probe helix intranscription factors: the chemical and stereochemical rules. // Structure. 1994. V. 2. P. 317326.

113. Suzuki M., Yagi N. DNA-protein recognition code of transcription factors in the helix-turnhelix, probe helix, hormone receptor and zinc finger families. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994. V. 91. P. 12357-12361.

114. Anderson W.F., Takeda Y., Echols H., Matthews B.W. The structure of a repressor:crystallographic data for the Cro regulatory protein of bacteriophage lambda. // J. Mol. Biol. 1979. V. 130. P. 507-510.

115. Anderson W.F., Ohlendorf D.H., Takeda Y., Matthews B.W. Structure of the cro repressor frombacteriophage lambda and its interaction with DNA. // Nature. 1981. V. 290. P. 754-758.

116. McKay D.B., Steitz T.A. Structure of catabolite gene activator protein at 2.9 A resolutionsuggests binding to left-handed B-DNA. //Nature. V. 290. P. 744-749.

117. Dodd I.B., Egan J.B. Improved detection of helix-turn-helix DNA-binding motifs in proteinsequences. // Nucleic. Acids Res. 1990. V. 18. P. 5019-5026.

118. Harrison S.C., Aggarwal A.K. DNA recognition by proteins with the helix-turn-helix motif. // Annu. Rev. Biochem. 1990. V. 59. P. 933-969.

119. Wintjens R., Rooman M. Structural classification of HTH DNA-binding domains and proteinDNA interaction modes. //J. Mol. Biol. 1996. V. 262. P. 294-313.

120. Brennan R.G. DNA-recognition by the helix-turn-hclix motif. // Curr. Opin. Struct. Biol. 1992. V. 2. P. 100-108.

121. Suzuki M., Suckow J., Kisters-Woike B., Aramaki H., Makino K. Multi-helical DNA-binding domains: their structures and modes of DNA-binding. // Adv. Biophys. 1996. V. 32. P. 31-52.

122. Suzuki M., Brenner S.E. Classification of multi-helical DNA-binding domains and application to predict the DBD structures of sigma factor, LysR, OmpR/PhoB, CENP-B, Rapl, and XylS/Ada/AraC. // FEBS Letters. 1995. V. 372. P. 215-221.

123. Пташнс M. Переключение генов. Регуляция генной активности и фаг X. М.: Мир, 1988. 158 с.

124. Dodd I.B., Perkins A.J., Tsemitsidis D., Egan J.B. Octamerization of lambda CI repressor is needed for effective repression of Prm and efficient switching from lysogeny. // Genes Dev. 2001. V.15. P. 3013-3022.

125. Johnson A.D., Poteete A.R., Lauer G., Sauer R.T., Ackcrs G.K., Ptashne M. Lambda repressor and cro-componcnts of an efficient molecular switch. // Nature 1981. V. 294. P. 217-223.

126. Hochschild A., Douhan J., Ptashne M. How lambda repressor and lambda Cro distinguish between OR1 and OR3. // Cell. 1986. V. 47. P. 807-816.

127. Albright R.A., Matthews B.W. How Cro and X-rcprcssor distinguish between operators: the structural basis underlying a genetic switch. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. V. 95. P. 3431-3436.

128. Anderson J.E., Ptashne M., Harrison S.C. Structure of the repressor-opcrator complex of bacteriophage 434. // Nature. 1987. V. 326. P. 846-852.

129. Aggarval A.K., Rodgers D.W., Drottar M., Ptashne M., Harrison S.C. Recognition of a DNA operator by the repressor of phage 434: a view at a high resolution. // Sciencc. 1988. V. 242. P. 899-907.

130. Shimon L.J.W., Harrison S.C. The phage 434 0R2/Rl-69complex at 2.5 A resolution. // J. Mol. Biol. 1993. V. 232. P. 826-838.

131. Mondragon A., Subbiah S., Almo S.C., Drottar M., Harrison S.C. Structure of the amino-tcrminal domain of phage 434 repressor at 2.0 Л resolution. // J. Mol. Biol. 1989. V. 205. P. 189-200.

132. Pabo C.O., Lewis M. The operator-binding domain of lambda repressor: structure and DNA recognition. //Nature. 1982. V. 298 P. 443-447.

133. Jordan S.R., Pabo C.O. Structure of the lambda complex at 2.0 Á resolution: details of the repressor-operator interactions. // Scicnce. 1988. V. 242. P. 893-899.

134. Bcamer LJ, Pabo CO. Refined 1.8 Á crystal structure of the lambda repressor-operator complex.//J. Mol. Biol. 1992. V. 227. P. 177-196.

135. Lim W.A., Hodel A., Sauer R.T., Richards F.M. The crystal structure of a mutant protein with altered but improved hydrophobic core packing. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994. V. 91. P. 423-427.

136. De Anda J., Poteete A.R., Sauer R.T. P22 c2 repressor. Domain structure and function. // J. Biol. Chcm. 1983. V. 258. P. 10536-10542.

137. Mondragon A., Harrison S.C. The phage 434 Cro/ORl complex at 2.5 Á resolution. // J. Mol. Biol. 1991. V. 219. P. 321-334.

138. Wolberger C., Dong Y.C., Ptashne M., Harrison S.C. Structure of a phage 434 Cro/DNA complex. //Nature. 1988. V. 335. P. 789-795.

139. Albright R.A., Matthews B.W. Crystal structure of X-Cro bound to a consensus operator at 3.0 A resolution. // J. Mol. Biol. 1998. V. 280. P. 137-151.

140. Matsuo H., Shirakawa M., Kyogoky Y. Three-dimensional structure of the X-Cro repressor in solution as determined by hetcronuclcar multidimensional NMR. // J. Mol. Biol. 1995. V. 254. P. 668-680.

141. Clarke N.D., Beamer L.J., Goldeberg H.R., Berkower C., Pabo C.O. The DNA binding arm of X repressor: critical contacts from a flexible region. // Science. 1991. V. 254. P. 267-270.

142. Eliason J.L., Weiss М.Л., Ptashne M. NH2-terminal arm of phage lambda repressor contributes energy and specificity to repressor binding and determines the effects of operator mutations. //Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1985. V. 82. P. 2339-2343.

143. Koudelka G.B., Harbury P., Harrison S.C., Ptashne M. DNA twisting and the affinity of bacteriophage 434 operator for bacteriophage 434 repressor. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1988. V. 85. P. 4633-4637.

144. Bushman F.D., Anderson J.E., Harrison S.C., Ptashne M. Ethylation interference and X-ray crystallography identify similar interactions between 434 repressor and operator. // Nature. 1985. V. 316. P. 651-653.

145. Pabo C.O., Aggarval Л.К., Jordan S.R., Bcamer L.J., Obcysekare U.R., Harrison S.C. Conserved residues makes similar contacts in two repressor-opcrator complexes. // Science. 1988. V. 247. P. 1210-1213.

146. Wu L., Koudelka G.B. Sequcncc-dcpendent differences in DNA structure influence the affinity of P22 operator for P22 repressor. //J. Biol. Chcm. 1993. V. 268 P. 18975-18981.

147. Whipple F.W., Hou E.F., Ilochschild A. Amino acid-amino acid contacts at the cooperativity interface of the bacteriophage lambda and P22 repressors. // Genes Dev. 1998. V.12. P. 27912802.

148. Donner A.L., Carlson P.A., Koudelka G.B. Dimerization specificity of P22 and 434 repressors is determined by multiple polypeptide segments. // J. Bacteriol. 1997. V. 179. P. 1253-1261.

149. Карягина A.C., Лунин В.Г., Никольская И.И., Дебов С.С. Локализация генов рестриктазы и метилазы SsoII на карте плазмилы Р4. // Молекуляри. генетика. 1989. Т. З.С. 16-20.

150. Karyagina A.S., Lunin V.G., Nikolskaya I.I. Characterization of the genetic determinants of SsoII restriction endonuclcasc and modification mcthyltransfcrase. // Gene. 1990. V. 87. P. 113-118.

151. Karyagina A.S., Lunin V.G., Degtyarenko K.N., Uvarov V.Yu., Nikolskaya I.I. Analysis of the nucleotide sequence and derived amino acid sequences of the SsoII restriction cndonuclease and methyltransferase. // Gene. 1993. V. 124. P. 13-19.

152. Karyagina A.S., Lunin V.G., Levtchenko I.Ya., Labbe D., Drousseau R., Lau P.C.K., Nikolskaya I.I. The SsoII and NlaX DNA mcthyltransferases: overproduction and functional analysis. // Gene. 1995. V. 157. P. 93-96.

153. Boyer H.W., Chow L.T., Dugaczyk A., Hcdgcpcth J., Goodman H.M. DNA substrate site for the EcoRII restriction endonuclease and modification methylase. // Nature New Biol. 173. V. 224. P. 40-43.

154. May M.S., Hattman S. Analysis of bacteriophage deoxyribonucleic acid sequences methylated by host-and R-factor-controlled enzymes.//J. Bactcriol. 175. V. 122. P. 129-138.

155. Posfai G., Szybalski W. A simple method for locating methylated bases in DNA, as applied to detect asymmetric methylation by M.FoklA. // Gene. 1988. V. 69. P. 147-151.

156. Gopal J., Bhagwat A.S. Determination of methylation specificity of DsaV methyltransferase by a simple biochemical method. //Nucleic Acids Res. 1995. V. 23. P. 29-35.

157. Vilkaitis G., Klimasauskas S. Bisulfite sequencing protocol displays both 5-methylcytosine and N4-mcthylcytosine. // Anal. Bioch. 1999. V. 271. P. 116-119.

158. Упорова T.M., Карташева И.М., Скриикин Е.Л., Лопарева Е.Н., Никольская И.И., Дебов С.С. Рсстриктирующие эндонуклеазы из S.sonnei 47. // Вопросы мед. химии. 1985. Т. 31. С. 131-136.

159. Громова Е. А., Кубарсва Е. А., Елов А.А., Акатова Е.А., Никольская И.И., Шабарова З.А. Расщеплсиис субстратов коикатемериого типа эндонуклеазами рестрикции Mval и SsoII. // Биохимия. 1991. Т. 56. С. 552-559.

160. Shapiro R., DiFatc V., Welcher М. Dcamination of cytosine derivatives by bisulfite. Mechanism of the reaction. //J. Am. Chcm. Soc. 1974. V. 96. P. 906-912.

161. Wang R.Y.-H., Gehrke C.W., Ehrlich M. Comparison of bisulfite modification of 5-methyldeoxycytidine and deoxycytidine residues. // Nucleic Acids Res. 1980. V. 8. P. 47774790.

162. Sun В., Latham K.A., Dodson M.L., Lloyd R.S. Studies on the catalytic mechanism of five DNA glycosylases. Probing for cnzyme-DNA imino intermediates. // J. Biol. Chem. 1995. V. 270. P. 19501-19508.

163. Maxam A., Gilbert W. A new method for sequencing DNA. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1977. V.74. P. 560-564.

164. Lau P.C.K., Forghani F„ Labbe D., Bergeron II., Brousscau R., Iloltke H.J. The NlalV restriction and modifications genes of Neisseria lactamica are flanked by leucine biosynthesis genes. //Mol. Gen. Genet. 1994. V. 243. P. 24-31.

165. Lacmmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of the bacteriophageT4. //Nature. 1970. V.227. P. 680-685.

166. Варфаломеев С.Д., Гурсвич К.Г. Биокинетика. М.: Фаир-пресс, 1998. 720 с.

167. Yang A.S., Shcn J.-C., Zingg J.-M., Mi S., Jones Р.Л. Hhal and Hpall DNA mcthyltransfcrascs bind DNA mismatches, mcthylate uracil and block DNA repair. // Nucleic Acids Res. 1995. V. 23. P. 1380-1387.

168. Klimasauskas S., Roberts R.J. M.Hhal binds tightly to substrates containing mismatches at the target base.//Nucleic Acids Res. 1995. V. 23. P. 1388-1395.

169. Cal S., Connolly B.A. DNA distortion and base flipping by the EcoRV DNA mcthyltransfcrasc. A study using interference at dA and T bases and modified deoxynucleosides. //J. Biol. Chcm. 1997. V. 272. P. 490-496.

170. Allan B.W., Beechem J.M., Lindstrom W.M., Rcich N.O. Direct real time observation of base flipping by the EcoRI DNA mcthyltransferase. // J. Biol. Chem. 1998. V. 273. P. 2368-2373.

171. Lhomme J., Constant J.-F., Dcmcunynck M. Abasic DNA structures, reactivity, and recognition. // Biopolymers (Nucleic Acid Sci.). 1999. V. 52. P. 65-83.

172. Мстелев В.Г., Кубарева Е.А., Романова Е.А., Орсцкая Т.С. Синтез и свойства олигодезоксирибонуклеотидов с моно- и дифосфорилдисульфидпыми межпуклеотидиыми группировками. // Биоорган. Химия. 2003. Т. 29. С. 57-63.

173. Singh R., Whitesides G. М. Chemistry of sulphur-containing functional groups. // The chemistry of sulphur-containing functional groups. / Eds. Patai S., Rappoport Z. New York: John Wiley & Sons Ltd. 1993. P. 634 658.

174. Zingg J.-M., Shcn J.-C., Yang A.S., Rapoport H., Jones P.A. Mcthylation inhibitors can increase the rate of cytosine deamination by (cytosinc-5)-DNA mcthyltransfcrasc. // Nuclcic Acids Res. 1996. V. 24. P. 3267-3275.

175. Bandaru B., Gopal J., Bhagwat A.S. Overproduction of DNA cytosinc mcthyltransferase causes methylation and C —» T mutations at non-canonical sites. // J. Biol. Chcm. 1996. V. 271. P. 7851-7859.

176. Shrath A.N., Weinhold E., Bhagwat A.S. Reviving a dead enzyme: cytosinc dcaminations promoted by an inactive DNA methyltransferase and an S-adenosylmethionine analogue. // Biochemistry. 2000. V. 39. P. 14611-14616.

177. Bandaru B., Wyszynski M., Bhagwat A.S. Ilpall methyltransferase is mutagenic in Escherichia coli. III. Bacterid. 1995. V. 177. P. 2950-2952.

178. Shen J.-C., Rideout W.M., Jones Р.Л. High frequency mutagenesis by a DNA mcthyltransferasc. //Cell. 1992. V. 71. P. 1073-1080.

179. Турутин Д.В., Зацепин T.C., Тимченко M.A., Кубарева Е.А., Орецкая Т.С. Ковалентнос присоединение фактора транскрипции NF-кВ к ДНК-лиганду содержащему 2'-альдегидную группу. // Молскулярн. Биология. 2003. Т. 36. С. 877-879.

180. Kaplan W., Littlejohn T.G. Swiss-PDB Viewer (Deep View). // Brief. Bioinform. 2001. V. 2. P. 195-197.

181. Vriend G. WHAT IF: a molecular modelling and drug design program. // J. Mol. Graph. 1990. V. 8. P. 52-56.

182. Alexeevski A., Spirin S., Alcxccvski D., Klychnikov O., Ershova A., Titov M., Karyagina A. CluD, the program for the determination of hydrophobic clusters in spatial structures of macromolcculcs. // Биофизика. 2004. Специальный выпуск.

183. Schwede Т., Kopp J., Guex N., Peitsch M.C. SWISS-MODEL: an automated protein homology-modeling server.//Nucleic. Acids Res. 2003. V. 31. P. 3381-3385.

184. Lindahl E., Hess В., Spoel D. GROMAS 3.0: a package for molccular simulation and trajectory analysis. //J. Mol. Mod. 2001. V. 7. P. 306-317.