Метилювання ДНК – це процес перенесення метилтрансферазой метильної групи від молекули донора до молекулі цитозина або аденіну. Такого типу метилювання є найбільш поширеним процесом модифікації ДНК в живих організмах. Переважно три типи метильованих підстав знайдені в ДНК: 1) 5`-метилцитозин (5mC); 2) N4-метилцитозин (m4C); 3) N6-метиладенин (m6A).
У прокаріотів, розщеплення ДНК спорідненими ферментами попереджено метилированием ДНК сайт-специфічними метилтрансферазами, які є невід’ємною частиною кожної системи рестрикції-модифікації. Більшість штамів кишкової палички використовуються для розмноження плазмідної ДНК містять дві сайт-специфічні ДНК-метилтрансферази – Dam і Dcm. Метилаза, що кодується геном dam метилирует N6-положення аденіну з послідовністю GATC. Метилаза, що кодується геном dcm, метилирует С5-положення внутрішнього залишку цитозина в послідовності CCWGG.
ДНК вищих эукариотических організмів має залишками 5-метилцитозина в CpG або CpNpG контекстах. Ці тканеспецифические ознаки наследуемы. Вони беруть участь у регуляції експресії генів і клітинної диференціації.
У випадках, коли цільової сайт рестрикції перекривається з метилированным сайтом наступні результати розщеплення можливі: 1) не впливає; 2) часткове гальмування, 3) повна блокада.
Для досягнення ефективного розщеплення ДНК, необхідно враховувати і тип метилированной ДНК і чутливість рестриктази до метилированной ДНК.
Однолітерний код (для опису сайтів рестриктаз)
R = G або A; Y = C або T; W = A або Т; М = А або C; K = G або T; S = C або G; H = A, C або T; V = A, C або G; B = C, G або T; D = A, G або Т; N = G, A, T і C; (A, T, G, С – азотисті основи).
Для забезпечення ефективності розщеплення реакцію проводять під гасом. Оптимальна температура роботи ферменту – 65 оС. Якщо метилювання відбувається в CpG, то сайт розщеплення блокується (“CpG” це скорочення для “-Ц-фосфат-Р-“, тобто, цитозин і гуанін, розділені фосфатом, який пов’язує два нуклеозиду разом у ДНК). Не інактивується нагріванням. 2 п. о. з кінця ДНК необхідні для повного її розщеплення. Оптимальна температура інкубації становить 65 оС.
*Цікаві деталі. Сміт, Вілкокс і Келлі, працюючи в Університеті Джона Хопкінса, в 1968 році виділили і охарактеризували першу рестриктазу, функціонування якої залежала від конкретної нуклеотидної послідовності ДНК. Працюючи з бактерією Haemophyllus influenzae, ця група вчених ізолювала фермент, званий HindII, який завжди розщеплює молекули ДНК в певному сайті, що складається з шести пар основ в межах певної послідовності шести пар основаниий:
5 ‘GT (T або C) (A або G) AC 3 “
3 ‘CA (A або G) (T, або C) TG 5’
Вони виявили, що фермент HindII завжди розщеплює послідовність ДНК безпосередньо в центрі цієї послідовності. Скрізь, де зустрічається ця послідовність із шести пар підстав, HindII буде розщеплювати обидві ланцюга ДНК між 3 і 4 парами підстав послідовності.