FOR 1082:  Biochemistry and biological function of Dnmt2 methyltransferases

• Fachliche Zuordnung: Biologie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 65636347

Proteine der DNA-Methyltransferase-Familie (Dnmt) spielen eine bedeutende Rolle in der epigenetischen Regulation. Die Forschung auf diesem Gebiet wird in Zukunft zunehmend Einfluss auf unser Verständnis der Genregulation, der Entwicklung sowie vieler Krankheiten haben. Innerhalb der Dnmt-Familie sind die Funktionen von Dnmt1 (Maintenance-Methyltransferase) und Dnmt3 (de-novo Methyltransferase) gut verstanden. Im Gegensatz dazu sind die Dnmt2-Proteine rätselhaft geblieben, weil sich ihre biologischen und biochemischen Funktionen einer Untersuchung weitgehend entzogen haben.
Unter den Dnmt-Proteinen ist Dnmt2 evolutionär am höchsten konserviert. Homologe wurden in Protisten (Entamoeba, Dictyostelium), Pflanzen, Protostomiern und Säugern gefunden, die zum Teil Dnmt2 als einzige DNA-Methyltransferase besitzen. Die Phänotypen von Dnmt2-Knock-Outs oder -Knock-Downs variieren von schwer (Zebrafisch) bis fast unbemerkbar (Drosophila, Dictyostelium, Schizosaccharomyces pombe, Maus). Obwohl Dnmt2 alle Aminosäuremotive enthält, die für DNA-Methyltransferasen essenziell sind, konnte nur eine sehr geringe Aktivität in vitro nachgewiesen werden. Es gibt jedoch gute experimentelle Daten, dass insbesondere Retroelemente von Dnmt2 in vivo methyliert werden. Erst kürzlich wurde eine zweite Aktivität, die spezifische Methylierung einer tRNA, beschrieben.
Die Forschergruppe hat sich eine vergleichende biochemische Analyse der Dnmt2-Proteine aus Mensch, Drosophila, Entamoeba, Dictyostelium und S. pombe zum Ziel gesetzt, um Einblicke in die Dnmt2-Funktion auf DNA- und RNA-Zielmoleküle zu erhalten. Dazu gehört die Definition der Eigenschaften der Enzyme, die für die Erkennung und Modifizierung der verschiedenen Substrate erforderlich sind. Sehr wahrscheinlich sind Kofaktoren erforderlich, um die optimale Enzymaktivität und Spezifizität zu erreichen. Die Forschergruppe will deshalb Proteine identifizieren, die mit Dnmt2 interagieren und im Hefesystem synthetisch letale Mutanten isolieren. Um weitere Zielmoleküle zu identifizieren, werden Ko-Immunpräzipitationen durchgeführt und assoziierte DNAs und RNAs identifiziert.
Der Effekt von Dnmt2 auf die tRNA-Aktivität wird in Translationssystemen in vivo und in vitro untersucht. Ebenso wird die Bedeutung von Dnmt2 für die Stilllegung und Mobilität von Retroelementen analysiert. Experimentelle Testsysteme, um Dnmt2-Aktivität in vivo auslesen zu können, wurden entworfen, um der biologischen Funktion des Enzyms auf die Spur zu kommen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Internationaler Bezug: Israel, Österreich

Projekte

• Biochemical characterization and molecular evolution of the Dnmt2 RNA/DNA metyltransferase (Antragsteller Jeltsch, Albert )
• Biochemistry and biological function of Dnmt2 methyltransferases (Antragsteller Nellen, Wolfgang )
• Biochemistry and biological function of Dnmt2 methyltransferases (Antragsteller Nellen, Wolfgang )
• Characterization of E.histolytica DNMT2 homolog EhDNMT2 and the meaning of its interaction with Enolase (Antragsteller Ankri, Serge )
• Characterization of the Dnmt2 metyltransferase homolog pmt1 from Schizosaccharomyces pombe (Antragstellerin Ehrenhofer-Murray, Ann Elizabeth )
• Epigenetic control of retrotransposon silencing in somatic cells of Drosohpila by the cytosine 5 Methyltransferase DNMT2 (Antragsteller Reuter, Gunter )
• Functional characterization of Dnmt2 in Drosophila (Antragsteller Lyko, Frank ;  Schaefer, Matthias )
• Functional characterization of the Dnmt2 homolog DnmA in Dictyostelium (Antragsteller Nellen, Wolfgang )
• RNA-Substrate Sepcificity of Dnmt2 (Antragsteller Helm, Mark )

• Sprecher: Professor Dr. Wolfgang Nellen
• stellvertr. Sprecher: Professor Dr. Albert Jeltsch