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Celeribacter marinus IMCC12053의 외향고리 GpC DNA 메틸트랜스퍼라아제
김정희,오현명,Kim, Junghee,Oh, Hyun-Myung The Microbiological Society of Korea 2019 미생물학회지 Vol.55 No.2
DNA 메틸화는 유전체의 무결성의 유지 및 유전자 발현 조절과 같은 박테리아의 다양한 과정에 관여한다. Alphaproteobacteria 종에서 보존된 DNA 메틸 전이 효소인 CcrM은 S-아데노실 메티오닌을 공동 기질로 사용하여 $N^6$-아데닌 또는 $N^4$-시토신의 메틸 전이 효소 활성을 갖는다. Celeribacter marinus IMCC 12053는 해양 환경에서 분리된 알파프로테오박테리아로서 GpC 시토신의 외향고리 아민의 메틸기를 대체하여 $N^4$-메틸 시토신을 생산한다. 단일 분자 실시간 서열 분석법(SMRT)을 사용하여, C. marinus IMCC12053의 메틸화 패턴을 Gibbs Motif Sampler 프로그램을 사용하여 확인하였다. 5'-GANTC-3'의 $N^6$-메틸 아데노신과 5'-GpC-3'의 $N^4$-메틸 시토신을 확인하였다. 발현된 DNA 메틸전이 효소는 계통 발생 분석법을 사용하여 선택하여 pQE30 벡터에 클로닝 후 $dam^-/dcm^-$ 대장균을 사용하여 클로닝된 DNA 메틸라아제의 메틸화 활성을 확인하였다. 메틸화 효소를 코딩하는 게놈 DNA 및 플라스미드를 추출하고 메틸화에 민감한 제한 효소로 절단하여 메틸화 활성을 확인하였다. 염색체와 메틸라아제를 코드하는 플라스미드를 메틸화시켰을 때에 제한 효소 사이트가 보호되는 것으로 관찰되었다. 본 연구에서는 분자 생물학 및 후성유전학을 위한 새로운 유형의 GpC 메틸화 효소의 잠재적 활용을 위한 외향고리 DNA 메틸라제의 특성을 확인하였다. DNA methylation is involved in diverse processes in bacteria, including maintenance of genome integrity and regulation of gene expression. CcrM, the DNA methyltransferase conserved in Alphaproteobacterial species, carries out $N^6$-adenine or $N^4$-cytosine methyltransferase activities using S-adenosyl methionine as a co-substrate. Celeribacter marinus IMCC12053 from the Alphaproteobacterial group was isolated from a marine environment. Single molecule real-time sequencing method (SMRT) was used to detect the methylation patterns of C. marinus IMCC12053. Gibbs motif sampler program was used to observe the conversion of adenosine of 5'-GANTC-3' to $N^6$-methyladenosine and conversion of $N^4$-cytosine of 5'-GpC-3' to $N^4$-methylcytosine. Exocyclic DNA methyltransferase from the genome of strain IMCC12053 was chosen using phylogenetic analysis and $N^4$-cytosine methyltransferase was cloned. IPTG inducer was used to confirm the methylation activity of DNA methylase, and cloned into a pQE30 vector using dam-/dcm- E. coli as the expression host. The genomic DNA and the plasmid carrying methylase-encoding sequences were extracted and cleaved with restriction enzymes that were sensitive to methylation, to confirm the methylation activity. These methylases protected the restriction enzyme site once IPTG-induced methylases methylated the chromosome and plasmid, harboring the DNA methylase. In this study, cloned exocyclic DNA methylases were investigated for potential use as a novel type of GpC methylase for molecular biology and epigenetics.
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