Promiskuitive Methylierung von nicht-kanonischen DNA-Stellen durch HaeIII-Methyltransferase

Die Cytosin-C5-Methyltransferase M.HaeIII erkennt und methyliert das zentrale Cytosin ihrer kanonischen Stelle GGCC. Hier berichten wir, dass M.HaeIII auch mit geringerer Effizienz Cytosine in einer Vielzahl von nicht-kanonischen Sequenzen methylieren kann. Mit Hilfe der Bisulfit-Sequenzierung kartierten wir die methyl-Cytosin-Reste in DNA, die in vitro und in vivo von M.HaeIII methyliert wurde. Methyl-Cytosin-Reste wurden in mehreren Sequenzkontexten beobachtet, am häufigsten, aber nicht ausschließlich, an Sternstellen (Stellen, die sich durch eine einzige Base von der kanonischen Sequenz unterscheiden). Die am häufigsten verwendeten Sternstellen hatten Veränderungen an Position 1 und 4, aber es gibt wenig bis keine Methylierung an Sternstellen, die an Position 2 verändert wurden. Die Methylierungsrate nicht-kanonischer Stellen kann erheblich sein: Ein DNA-Substrat, das keine kanonische Stelle aufweist, wurde in vitro von M.HaeIII mit einer Rate methyliert, die nur um einen Größenordnungsfaktor langsamer war als ein ansonsten identisches Substrat, das die kanonische Stelle enthielt. Daher könnte die in vivo-Methylierung nicht-kanonischer Stellen erheblich sein und möglicherweise den Ausgangspunkt für die Evolution von Restriktionsmodifikationssystemen mit neuartigen sequenzspezifischen Eigenschaften geliefert haben.