AquI DNA methyltransferase, M.AquI, catalyses the transfer of a methyl group from S-adenosyl-L-methionine to the C5 position of the outermost deoxycytidine base in the DNA sequence 5'CYCGRG3'. M.AquI is encoded by two overlapping ORFs (termed $\alpha$ and $\beta$) instead of the single ORF that is customary for Class II methyltransferase genes. The structural organization of the M.AquI protein sequence is quite similar to that of other bacterial C5-DNA methyltransferases. Ten conserved motifs are also present in the correct order, but only on two polypeptides. We separately subcloned the genes that encode the $\alpha$ and $\beta$ subunits of M.AquI into expression vectors. The overexpressed His-fusion $\alpha$ and $\beta$ subunits of the enzyme were purified to homogeneity in a single step by Nickel-chelate affinity chromatography. The purified recombinant proteins were assayed for biological activity by an in vitro DNA tritium transfer assay. The $\alpha$ and $\beta$ subunits of M.AquI alone have no DNA methyltransferase activity, but when both subunits are included in the assay, an active enzyme that catalyses the transfer of the methyl group from S-adenosyl-L-methionine to DNA is reconstituted. We also showed that the $\beta$ subunit alone contains all of the information that is required to generate recognition of specific DNA duplexes in the absence of the $\alpha$ subunit.
During normal early embryonic development in mammals, the global pattern of genomic DNA methylation undergoes marked. changes. The level of methylation is high in male and female gametes. Thus, we cloned the cDNA of the porcine DNA methyltransferase 1 (Dnmt1) gene to promote the efficiency of the generation of porcine clones. In this study, porcine Dnmt1 cDNA was sequenced, and Dnmt1 mRNA expression was detected by reverse transcription-polymerase reaction (RT-PCR) in porcine tissues during embryonic development. The porcine Dnmt1 cDNA sequence showed more homology with that of bovine than human, mouse, and rat. The complete sequence of porcine Dnmt1 cDNA was 4,774-bp long and consisted of an open reading frame encoding a protein of 1611 amino acids. The amino acid sequence of porcine DNMT1 showed significant homology with those of bovine (91%), human (88%), rat (76%), and mouse (75%) Dnmt1. The expression of porcine Dnmt1 mRNA was detected during porcine embryogenesis. The mRNA was detected at stages of porcine preimplantation development (1-cell, 2-cell, 4-cell, 8-cell, morula, and blastocyst stages). It was also abundantly expressed in tissues (lung, ovary, kidney and somatic cells). Further investigations are necessary to understand the complex links between methyltransferase 1 and the transcriptional activity in cloned porcine tissues.
Shen and colleagues (Lin et al., 2004) have recently shown that overexpression of the Drosophila DNA methyltransferase 2 isoform C, dDnmt2c, extended life span of fruit flies, probably due to increased expression of small heat shock proteins such as Hsp22 or Hsp26. Here, I demonstrate with immunoprecipitations that overexpressed dDnmt2c interacts with endogenous Hsp70 protein in vivo in S2 cells. However, its C-terminal half, dDnmt2c(178-345) forms approximately 10-fold more Hsp70-containing protein complexe than wild-type dDnmt2c. Overexpressed dDnmt2c(178-345) but not the full length dDnmt2c is able to increase endogenous mRNA levels of the small heat shock proteins, Hsp26 and Hsp22. I provide evidence that dDnmt2c(178-345) increases Hsp26 promoter activity via two heat shock elements, HSE6 and HSE7. Simultaneously overexpressed Hsp40 or a dominant negative form of heat shock factor abrogates the dDnmt2c(178-345)-dependent increase in Hsp26 transcription. The data support a model in which the activation of heat shock factor normally found as an inactive monomer bound to chaperones is linked to the overexpressed C-terminus of dDnmt2c. Despite the differences observed in flies and S2 cells, these findings provide a possible explanation for the extended lifespan in dDnmt2c-overexpressing flies with increased levels of small heat shock proteins.
Lee, Y.Y.;Kim, M.S.;Park, J.J.;H.Y. Kang;Y.M. Chang;Yoon, J.T.;K.S. Min
한국발생생물학회:학술대회논문집
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한국발생생물학회 2003년도 제3회 국제심포지움 및 학술대회
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pp.84-84
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2003
DNA methylation is involved in epigenetic processes such as X-chromosome inactivation, imprinting and silencing of transposons. DNA methylation is a highly plastic and critical component of mammalian development The DNA methyltransferases (Dnmts) are responsible for the generation of genomic methylation patterns, which lead to transcriptional silencing. The maintenance DNA methyltransferase enzyme, Dnmt 1, and the de novo methyltransferase, Dnmt3a and Dnmt3b, are indispensable for development because mice homozygous for the targeted disruption of any of these genes are not viable. The occurrence of DNA methylation is not random, and it can result in gene silencing The mechanisms underlying these processes are poorly understood. It is well established that DNA methylation and histone deacetylation operate along a common mechanistic pathway to repress transcription through the action of methyl-binding domain proteins (MBDs), which are components of, or recruit, histone deacetylase (HDAC) complexes to methylated DNA. As a basis for future studies on the role of the DNA-methyl-transferase in porcine development, we have isolated and characterized a partial cDNA coding for the porcine Dnmt1. Total RNA of testis, lung and ovary was isolated with TRlzol according to the manufacture's specifications. 5 ug of total RNA was reverse transcribed with Super Script II in the presence of porcine Dnmt 1 specific primers. Standard PCRs were performed in a total volume of 50 ul with cDNA as template. Two DNA fragmenets in different position were produced about 700bp, 1500bp and were cloned into pCR II-TOPO according to the manufacture's specification. Assembly of all sequences resulted in a cDNA from 158bp of 5'to 4861bp of 3'compare with the known human maintenance methyltransferase. Now, we are cloning the unknown Dnmt 1 region by 5'-RACE method and expression of Dnmt 1 in tissues from adult porcine animals.
The principal DNA modification systems of the amino-acid-producing bacteria Corynebacterium glutamicum AS019, Brevibacterium flavum BF4, and B. lactofermentum BL1 was investigated using two approaches; digestion of plasmid DNA isolated from these species TseI and Fnu4HI, and sequence analysis of the putative methyltransferase target sites following the derivatization of DNA using metabisulfite treatment. The C. glutamicum and B. flavum strains showed similar digestion patterns to the two enzymes, indicating that the target for cytidine methyltransferase recognizes 5'-GCSGC-3'(where S is either G or C). Mapping the methylated cytidine sites by bisulfite derivatization, followed by PCR amplification and sequencing, was only possible when the protocol included an additional step eliminating any underivatized DNA after PCR amplification, thereby indicating that the derivatization was not $100\%$ efficient. This may have been due to the high G0C content of this genus. It was confirmed that C. glutamicum AS019 and B. flavum BF4 methylated the cytidine in the $Gm^5CCGC$ sequences, yet there were no similar patterns of methylation in B. lactofermentum, which was consistent with the distinctive degradation pattern seen for the above enzymes. These findings demonstrate the successful application of a modified bisulfite derivatization method with the Corynebacterium species for determining methylation patterns, and showed that different species in the geneus contain distinctive restriction and modification systems.
국내에서 개발된 비타민 E 강화 유전자변형 들깨의 정성 PCR 분석법의 개발을 위해 들깨의 내재 유전자로써 KAS-I (Beta-ketoacyl-ACP synthase I)를 선별하였고, 이러한 내재유전자를 특이적으로 증폭시킬 수 있는Primer(Pfru3-F/R)쌍을 이용한 PCR에서 95 bp의 PCR증폭 산물을 얻었으며, 들깨를 포함한 16개 작물에 대해 PCR을 수행한 결과에서 들깨만이 특이적으로 증폭되는 것을 확인하였다. 또한, 비타민 E 강화 유전자변형 들깨에 삽입된 TMT(${\gamma}$-tocopherol methyltransferase) 유전자와 OCS(Octopine synthase) terminator 연결 부위를 증폭시켜 148 bp의 PCR 산물을 얻을 수 있는 primer(TMTO-F/R)를 제작하였으며, 이러한 두 쌍의 primer를 이용하여 국내 개발된 비타민 E 강화 유전자변형 들깨의 PCR 정성 분석법을 확립하였다.
Cho, Eun Ae;Lee, Chong Ae;Kim, Young Soo;Baek, So Hyeon;de los Reyes, Benildo G.;Yun, Song Joong
Molecules and Cells
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제19권1호
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pp.16-22
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2005
A cDNA encoding ${\gamma}-tocopherol$ methyltransferase (${\gamma}-TMT$) from Arabidopsis thaliana was overexpressed in lettuce (Latuca sativa L.) to improve the tocopherol composition. Seven lines of lettuce ($T_0$) containing the ${\gamma}-TMT$ transgene were produced by Agrobacterium-mediated transformation. The inheritance and expression of the transgene were confirmed by DNA and RNA gel blot analyses as well as quantification of tocopherols and ${\gamma}-TMT$ activities. The ratio of ${\alpha}-/{\gamma}-tocopherol$ content (TR) varied from 0.6 to 1.2 in non-transformed plants, while the $T_0$ plants had ratios of 0.8 to 320. The ratio ranged from 0.4 to 544 in 41 $T_1$ progenies of the $T_0$ transgenic line gTM3, and the phenotypic segregation indicated monogenic inheritance of the transgene (i.e., 3:1 = dominant:wild-type classes). There was a tight relationship between the TR phenotype and ${\gamma}-TMT$ activity, and enzyme activities were affected by the copy number and transcript levels of the transgene. The TR phenotype was stably expressed in $T_2$ progenies of $T_1$ plants. The results from this study indicated that a stable inheritance and expression of Arabidopsis ${\gamma}-TMT$ transgene in lettuce results in a higher enzyme activity and the conversion of the ${\gamma}-tocopherol$ pool to ${\alpha}-tocopherol$ in transgenic lettuce.
Methylation of DNA 5-cytosine in mammalian early embryo affects great deal in nuclear reprogramming and chromatin remodeling of developing embryo. Current efforts to clone and produce cloned animals including transgenic animals face various problems including low birth rate, irregular development, and so on. In this report, cDNA for the one of house keeping methyltransfcrase, Dnmt1 was cloned from bovine somatic tissues and was analyzed for its nucleotide sequences to investigate the structure and function of the gene in bovine early development. Nucleotide sequence of bovine Dnmt1 homologue showed 76.8% identity with that of human Dnmtl and 66.4% with mouse Dnmt1. Translated amino acid sequence showed 88.4% homology with human homologue and 75.8% homology with mouse counterpart. Three types of Dnmt1 are reported in mouse and human, and are likely present in bovine tissues. Understanding of role of Dnmt1 in bovine development may shed a light in the field of animal, especially bovine cloning.
The Saccharomyces cerevisiae MGMT gene encodes a O6-methylguanine DNA methyltransferase that protects cells from mutation or death by DNA alkylating agents. Using an in vitro transcription system, we analyzed its promoter region to find regulatory elements for transcription initiation. DNase I footprinting and a transcription assay showed that a functional TATA box, 5'-TGATATAGCA-3', is located in the region spanning from -25 to -34. We also found one upstream repressing sequence (URS), -333 to -213, by promoter deletion and competition analysis. Gel mobility shift assays and Southwestern blot analysis using URS region indicate specific complex formations. These results indicate that several cis-acting and trans-acting elements might be involved in the transcriptional regulation of the S. cerevisiae MGMT gene.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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