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Einführungen

Histon-Methyltransferasen sind eine wichtige Klasse von Enzymen, deren Vorhandensein das Niveau der Genexpression erheblich reguliert und beeinflusst. Sie können die biologische Funktion von Histonen und damit die Genexpression beeinflussen, was wiederum das Zellwachstum und die Entwicklung beeinflusst. Histon-Methyltransferasen sind eine Klasse von katalytischen Enzymen, die Methylgruppen an die Stickstoffreste von Histonen übertragen. Die Histon-Methyltransferasen sind katalytische Enzyme, die Methylgruppen an die Stickstoffreste von Histonen übertragen, wodurch die Konformation der Histone verändert wird und Veränderungen in der Genexpression verursacht werden. Ihre Rolle erstreckt sich über viele Aspekte des Genoms, wie die Beeinflussung der transkriptionalen Aktivität von Genen in offener Chromatin und den Schutz von Genen vor Umwelteinflüssen in geschlossenem Chromatin.

Klassifikationen

Histon-Methyltransferasen werden in zwei Hauptgruppen unterteilt: nicht-strukturelle Histon-Methyltransferasen, die in der Lage sind, Methylgruppen an strukturelle Histone zu übertragen, wodurch die Zellentwicklung und Genexpression beeinflusst werden; und strukturelle Histon-Methyltransferasen, die in der Lage sind, Methylgruppen an strukturelle Histone zu übertragen, wodurch die zelluläre Reaktion auf die externe Umgebung beeinflusst wird.

Funktionen

Histon-Methyltransferasen nehmen eine wichtige Position in biologischen Prozessen ein. Sie können die Zell-Differenzierung, Proliferation, Reparatur und den Zelltod fördern sowie die Regulierung der Zellentwicklung und -funktion, wodurch sie die Zellstruktur und -funktion beeinflussen. Außerdem können Histon-Methyltransferasen die zellulären DNA-Methylierungsniveaus regulieren und die Genexpression beeinflussen, wodurch die zellulären Eigenschaften und Funktionen verändert werden. Darüber hinaus können Histon-Methyltransferasen zur Regulierung des Genoms, für die Arzneimittelsuche und -entwicklung sowie für die Gentherapie eingesetzt werden. Histon-Methyltransferasen wurden auch in der Tumortherapie eingesetzt, da sie den zellulären Alternsprozess und die Apoptose kontrollieren und das Tumorwachstum mildern können.

Katalytischer Mechanismus

Um die Reaktion voranzutreiben, müssen S-Adenosylmethionin (SAM) und der Lysinrest des Substrat-Histon-Schwanzes zunächst gebunden und richtig im katalytischen Bereich der SET-Domäne orientiert werden. Als nächstes deprotoniert ein nahegelegener Tyrosinrest die ε-Aminogruppe des Lysinrests.[10] Die Lysin-Kette führt dann einen nukleophilen Angriff auf die Methylgruppe am Schwefelatom des SAM-Moleküls durch und überträgt die Methylgruppe auf die Lysin-Seitenkette.

Rolle in der Genregulation

Histon-Methylierung spielt eine wichtige Rolle in der epigenetischen Genregulation. Methylierte Histone können je nach Methylierungsstelle die Transkription entweder unterdrücken oder aktivieren, wie verschiedene experimentelle Befunde nahelegen. Zum Beispiel ist es wahrscheinlich, dass die Methylierung von Lysin 9 auf Histon H3 (H3K9me3) in der Promotorregion von Genen die übermäßige Expression dieser Gene verhindert und somit den Übergang des Zellzyklus und/oder die Proliferation verzögert.

Zusammenfassung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Histon-Methyltransferasen äußerst wichtig sind und ihre Wirkung das Niveau der Genexpression beeinflusst und wichtige Regulatoren der Zellreproduktion und -entwicklung sind. Ihre regulatorische Rolle beeinflusst nicht nur die Zellstruktur und -funktion, sondern auch die schnelle zelluläre Reaktion auf Pathogene, die Hemmung des Wachstums von Krebszellen und die Tumortherapie usw. Daher ist es wichtig, Histon-Methyltransferasen zu untersuchen. Zusammenfassend sind Histon-Methyltransferasen eine wichtige Klasse von Enzymen, deren Vorhandensein das Niveau der Genexpression regulieren und beeinflussen kann, die Zell-Differenzierung, Proliferation, Reparatur und den Zelltod fördern sowie die Regulierung der Zellentwicklung und -funktion, wodurch sie die Zellstruktur und -funktion beeinflussen. Darüber hinaus können Histon-Methyltransferasen auch zur Regulierung des Genoms, für die Arzneimittelsuche und -entwicklung sowie für die Gentherapie eingesetzt werden. Somit kann die Bedeutung der Untersuchung von Histon-Methyltransferasen nicht genug betont werden.