Protein-Methyltransferase
1. Definition
Protein-Methyltransferasen sind verantwortlich für die posttranslationale Modifikation (PTM) von Proteinen durch die Übertragung von Methylgruppen (-CH3).
2. Biochemie
Als Methylgruppendonor fungiert S-Adenosylmethionin (SAM). Die Reaktion ist eine nukleophile Substitution (SN2-Reaktion), bei der das Schwefelatom des SAM die Abgangsgruppe bildet.
Meist werden die Aminosäuren Lysin oder Arginin methyliert, dabei können beide jeweils mehrfach methyliert werden:
- Lysin kann mono-, di- oder trimethyliert vorliegen
- Arginin kann mono- und dimethyliert vorliegen, wobei zwischen symmetrischer und asymmetrischer Dimethylierung unterschieden wird
In seltenen Fällen werden auch Histidin, Glutamat, Asparagin oder Cystein methyliert. Eine Variante ist die Methylierung der freien Aminogruppe am N-Terminus des Proteins. Hierfür sind sogenannte N-terminale-Methyltransferasen (NTMTs) verantwortlich.
Die Methylgruppe ist im Vergleich zu anderen PTMs eher klein und beeinflusst die positive Ladung der modifizierten Arginin- und Lysinreste nicht. Mit zunehmendem Methylierungsgrad (von Mono- zu Trimethylierung) verringert sich die Fähigkeit zur Wasserstoffbrückenbildung und die Lipophilie steigt. Methylierungen haben zudem einen langsameren Turnover im Vergleich zu anderen PTMs, wie Phosphorylierungen oder Acetylierungen.[1]
3. Einteilung
3.1. ...nach Substratklassen
3.2. ...nach Aminosäure
- Protein-Arginin-Methyltransferasen (PRMTs)
- Protein-Lysin-Methyltransferasen (PKMTs)
4. Proteine
5. Klinische Relevanz
Die Beeinträchtigung bestimmter Protein-Methyltransferasen wurde bei entzündlichen, metabolischen, neurodegenerativen sowie Krebserkrankungen beschrieben.
6. Pharmakologie
Diverse Protein-Methyltransferase-Inhibitoren befinden sich in der präklinischen und klinischen Erforschung. Es handelt sich dabei meist um kompetitive Antagonisten von SAM, welche die Bindung des Methylgruppendonors verhindern.
7. Quellen
- ↑ Murn und Shi The winding path of protein methylation research: milestones and new frontiers Nat Rev Mol Cell Biol 2017