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Lexikon der Biologie: Basenmethylierung

Basenmethylierung w, Einführung einer oder mehrerer Methylgruppen an den Basen (Purinbasen, Pyrimidinbasen) von RNA oder DNA mit Hilfe von Methylasen (Methyltransferasen; DNA-Methyltransferasen), wobei S-Adenosylmethionin als Methylgruppendonor fungiert. Besonders tRNA (transfer-RNA) ist an verschiedenen Basen methyliert, in geringem Umfang (ca. 1%) auch rRNA (Ribosomen), während eukaryotische mRNA (messenger-RNA) ausschließlich an der 5´-terminalen "Cap"-Struktur eine 7-Methylguanosingruppe trägt. DNA enthält Methylgruppen in Form von 5-Methylcytosin, während Adenin innerhalb von DNA nur bei Bakterien, Bakteriophagen und einzelligen Eukaryoten (zu 6-Methyladenin) methyliert wird. In nahezu allen bisher bekannten Fällen erfolgt Basenmethylierung an den bereits fertiggestellten Polynucleotidketten. Einzige Ausnahme bildet die Hydroxymethylierung von Cytosin-Resten (Cytosin) der DNA bestimmter Phagen, die bereits auf Mononucleotidebene erfolgt. – Bei tRNA gilt als gesichert, daß Basenmethylierung (neben anderen Basenmodifikationen) die Funktion hat, an verschiedenen Punkten innerhalb der Kette die Basenpaarung zu verhindern, so daß die charakteristische Sekundärstruktur und Tertiärstruktur zustande kommen. Basenmethylierung bestimmter DNA-Sequenzen dient dem Schutz gegen Abbau durch zelleigene Restriktionsenzyme (nachgewiesen bei Bakterien und Bakteriophagen) oder der Regulation (Genregulation) der Genexpression (Hinweise bei Eukaryoten). In Bakterien wird DNA, die nicht ein artspezifisches Methylierungsmuster besitzt, durch Restriktionsenzyme zerschnitten. Dadurch werden Replikation, Rekombination bzw. die direkte Expression zellfremder DNA verhindert. – Nach der Replikation können Reparaturenzyme (DNA-Reparatur), welche für die Beseitigung falsch gepaarter Stellen in der DNA verantwortlich sind, anhand der Basenmethylierung Tochterstrang und Elternstrang unterscheiden (Elternstrang methyliert, Tochterstrang noch nicht methyliert). Das Muster der Basenmethylierung von DNA läßt sich experimentell durch Schneiden mit Paaren sog. isoschizomerer Restriktionsenzyme (Isoschizomere) ermitteln, die sich in ihren Reaktionsspezifitäten gegenüber einer Basenmethylierung der Erkennungssequenz unterscheiden. DNA-Methylierung, Methyl-CpG-Bindeproteine, modifizierte Basen, Prozessierung.

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