Studies of mechanisms controlling DNA methyltransferase 1 [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Carina Frauer

Carina Frauer

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• Publié par: ludwig-maximilians-universitat_munchen
• Publié le: 01 janvier 2010
• Nombre de lectures: 19
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Extrait

 
 
 
STUDIES OF MECHANISMS CONTROLLING 
DNA METHYLTRANSFERASE 1 
 
CARINA FRAUER 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MÜNCHEN 2010    
 
  
 
 
STUDIES OF MECHANISMS CONTROLLING 
DNA METHYLTRANSFERASE 1 
 
CARINA FRAUER 
 
 
 
 
 
Dissertation 
an der Fakultät für Biologie 
der Ludwig‐Maximilians‐Universität 
München 
 
 
vorgelegt von 
Carina Frauer 
aus Worms 
 
 
München, den 14. Juni 2010    
 
  
  
 
 


















Erstgutachter: Prof. Dr. Heinrich Leonhardt
Zweitgutachter: Prof. Dr. Peter Becker

Tag der mündlichen Prüfung: 01.10.2010

 
 
  
 
    CONTENT 
 
CONTENT 
Summary _________________________________________________________________________________________________  1 
1  Introduction  _____________________________________________________________________________________  3 
1.1  DNA methylation in eukaryotes  3 
1.1.1  Epigenetic gene regulation  3 
1.1.2  Discovery of 5‐methylcytosine in DNA  4 
1.1.3  Eukaryotic DNA methyltransferases  6 
1.1.4  Distribution of 5‐methylcytosine in the mammalian genome  9 
1.1.5  Regulation of gene expression by DNA methylation  14 
1.1.6  DNA methylation dynamics  19 
1.2  The Dnmt1 enzyme  23 
1.2.1  Structure  23 
1.2.2  Mechanism of the methyl transfer reaction  25 
1.2.3  Substrate specificity  26 
1.3  Regulation of Dnmt1  28 
1.3.1  Transcriptional and translational Regulation  28 
1.3.2  Regulation of Dnmt1 by post‐translational modifications  29 
1.3.3  DNA binding and allosteric activation  29 
1.3.4  Regulation by interaction with other factors  31 
1.4  Aims of this work  33 
2  Results ___________________________________________________________________________________________ 35 
2.1  A versatile non‐radioactive assay for DNA methyltransferase activity and DNA binding  35 
2.2  Modulation of protein properties in living cells using nanobodies  49 
2.3  Different binding properties and functional relevance of CXXC zinc finger domains of enzymes 
involved in cytosine modification  71 
2.4  The multi‐domain protein Np95 connects DNA methylation and histone modification  101 
2.5  Single molecule fluorescence spectroscopy of Dnmt1:DNA complexes  121 
2.6  DNA methylation  133 
  
I 
 CONTENT 
 
 
3  Discussion _____________________________________________________________________________________  135 
3.1  Development of a versatile assay to measure DNA binding and methyltransferase activity  136 
3.1.1  Potential of the developed assay  136 
3.1.2  GBP binding enhances GFP fluorescence  138 
3.1.3  Using the newly established tools for further applications  139 
3.2  Maintenance methylation – a clear but demanding task  143 
3.2.1  How Dnmt1 recognizes its substrate  143 
3.2.2  The functional role of the Dnmt1 CXXC domain  145 
3.2.3  The role of Uhrf1 in maintenance methylation and regulation of Dnmt1  148 
3.2.4  Dnmt1:DNA complex stoichiometry  150 
3.3  Outlook  152 
3.3.1  Maintenance methylation ‐ more than a copy process?  152 
3.3.2  On the role of Uhrf1 in maintenance methylation  153 
3.3.3  The need for a three‐dimensional Dnmt1 structure  155 
4  Annex __________________________________________________________________________________________  157 
4.1  References  157 
4.2  Contributions  172 
4.3  Declaration  174 
4.4  Acknowledgements  175 
5  Curriculum Vitae _____________________________________________________________________________  177 
  
II