DEMETER y REPRESSOR DE SILENCIAMIENTO 1 codifican glucosilasas de ADN 5-metilcitosina

La metilación de citosina es una marca epigenética que promueve el silenciamiento génico y desempeña papeles importantes en el desarrollo y defensa del genoma contra transposones. Los patrones de metilación son establecidos y mantenidos por metiltransferasas de ADN que catalizan la transferencia de un grupo metilo desde S-adenosil-L-metionina a las bases de citosina en el ADN. La eliminación de la metilación de citosina ocurre durante el desarrollo, pero la base enzimática de la desmetilación activa sigue siendo controvertida. En Arabidopsis thaliana, DEMETER (DME) activa la expresión materna de dos genes improntados silenciados por metilación, y el REPRESSOR DE SILENCIAMIENTO 1 (ROS1) es necesario para la liberación del silenciamiento transcripcional de un transgen hipermetilado. DME y ROS1 codifican dos proteínas de dominio de glucosilasa de ADN estrechamente relacionadas, pero se desconoce si participan directamente en un proceso de desmetilación de ADN o contrarrestan el silenciamiento a través de un efecto indirecto en la estructura de la cromatina. Aquí mostramos que DME y ROS1 catalizan la eliminación de 5-metilcitosina (5-meC) del ADN mediante un mecanismo de glucosilasa/liasas. Ambas enzimas también eliminan la timina, pero no el uracilo, desajustado a la guanina. DME y ROS1 muestran una preferencia por 5-meC sobre la timina en el contexto de dinucleótidos simétricos CpG, donde ocurre la mayor parte de la metilación del ADN en plantas. Sin embargo, también tienen una actividad significativa sobre ambos sustratos en CpApG y secuencias asimétricas, que son objetivos de metilación adicionales en los genomas vegetales. Estos hallazgos sugieren que una función de ROS1 y DME es iniciar la eliminación de 5-meC a través de un proceso de reparación por escisión de bases y proporcionan una fuerte evidencia bioquímica para la existencia de una vía activa de desmetilación de ADN en plantas.