Desmetilase
Desmetilases são enzimas que removem grupos metil (CH3) de ácidos nucleicos, proteínas (especialmente histonas) e outras moléculas. As desmetilases são proteínas epigenéticas importantes, pois regulam a transcrição do genoma ao controlar a metilação de DNA e histonas, influenciando, assim, o estado da cromatina em loci gênicos específicos.
Desmetilação de lisina em histonas

A metilação de histona [en] era inicialmente considerada um processo praticamente irreversível, pois a meia-vida da metilação de histonas era aproximadamente igual à meia-vida das próprias histonas.[1] A histona lisina desmetilase LSD1 (posteriormente classificada como KDM1A) foi identificada em 2004 como um homólogo da amina oxidase nuclear.[2] Existem duas classes principais de histona lisina desmetilases, definidas por seus mecanismos: amina oxidases [en] dependentes de flavina adenina dinucleotídeo (FAD) e hidroxilases dependentes de α-cetoglutarato [en].
As histona lisina desmetilases possuem diversos domínios responsáveis pelo reconhecimento de histonas, ligação ao DNA, ligação a substratos de aminoácido metilado e atividade catalítica. Esses incluem:
- Domínios de amina oxidase dependentes de FAD, contendo o sítio catalítico ativo de KDM1
- Domínios Jumonji-C, contendo o sítio catalítico ativo de KDM2 a KDM8[3][4]
- Domínios Jumonji-N, responsáveis pela estabilidade conformacional do domínio Jumonji-C
- Domínios SWIRM (SWI3P, RSC8P e Moira), propostos como sítios de ancoragem para substratos de histonas e responsáveis pela estabilidade da cromatina
- Domínios de dedo de zinco PHD, CXXC e C5HC2, responsáveis pelo reconhecimento e ligação a histonas
As histona lisina desmetilases são classificadas de acordo com seus domínios e especificidades de substrato. Os substratos de lisina são identificados por sua posição na sequência de aminoácidos da histona correspondente e pelo estado de metilação (por exemplo, H3K9me3 refere-se à histona 3 lisina 9 trimetilada).
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- KDM1
- Os homólogos KDM1 incluem KDM1A [en] e KDM1B [en]. KDM1A desmetila H3K4me1/2 e H3K9me1/2, enquanto KDM1B desmetila H3K4me1/2. A atividade de KDM1 é crucial para a embriogênese e a diferenciação celular tecido-específica, além do crescimento de oócitos.[1] A deleção do gene para KDM1A afeta o crescimento e a diferenciação de células-tronco embrionárias e é universalmente letal em ratos knockout.[5][6] A expressão do gene KDM1A é observada como aumentada em alguns cânceres,[7][8] tornando a inibição de KDM1A uma possível abordagem epigenética para o tratamento do câncer.[9][10][11] Por outro lado, KDM1B está mais envolvida no desenvolvimento de oócitos. A deleção desse gene leva à letalidade por efeito materno em camundongos.[12] Ortólogos de KDM1 em Drosophila melanogaster e Caenorhabditis elegans parecem funcionar de maneira semelhante a KDM1B, em vez de KDM1A.[13][14]
- KDM2
- Os homólogos KDM2 incluem KDM2A [en] e KDM2B [en]. KDM2A e KDM2B desmetilam H3K4me3 e H3K36me2/3. KDM2A pode promover ou inibir funções tumorais, enquanto KDM2B está envolvida na oncogênese.[1] KDM2A e KDM2B possuem domínios de dedo de zinco CXXC, responsáveis pela ligação a ilhas CpG não metiladas, e acredita-se que possam se ligar a muitos elementos regulatórios de genes na ausência de fatores de transcrição específicos.[15] A superexpressão de KDM2B foi observada em linfomas e adenocarcinomas humanos, enquanto a subexpressão de KDM2B foi observada em câncer de próstata e glioblastoma. Além disso, KDM2B demonstrou prevenir senescência em algumas células por meio de expressão ectópica.[16]
- KDM3
- Os homólogos KDM3 incluem KDM3A [en], KDM3B [en] e KDM3C [en]. Eles desmetilam H3K9me1/2. KDM3A está envolvida na espermatogênese e em funções metabólicas, mas as atividades de KDM3B e KDM3C não são especificamente conhecidas.[1] Estudos de knockdown de KDM3A em camundongos resultaram em infertilidade masculina e obesidade de início adulto. Estudos adicionais indicaram que KDM3A pode regular genes dependentes de receptor de androgênio e genes envolvidos na pluripotência, sugerindo um papel potencial na tumorigênese.[17]
- KDM4
- Os homólogos KDM4 incluem KDM4A [en], KDM4B [en], KDM4C [en], KDM4D [en], KDM4E e KDM4F. KDM4A, KDM4B e KDM4C desmetilam H3K9me2/3, H3K9me3 e H3K36me2/3, enquanto KDM4D, KDM4E e KDM4F desmetilam H3K9me2/3. KDM4A, KDM4B, KDM4C e KDM4D estão envolvidos na tumorigênese, mas as atividades de KDM4E e KDM4F não são especificamente conhecidas.[1] A regulação positiva de KDM4B foi observada em meduloblastoma, e a amplificação de KDM4C foi documentada em carcinoma escamoso de esôfago, meduloblastoma e câncer de mama.[18][19][20][21] Outros dados de expressão gênica também sugeriram que KDM4A, KDM4B e KDM4C estão superexpressos em câncer de próstata.[22]
- KDM5
- Os homólogos KDM5 incluem KDM5A [en], KDM5B [en], KDM5C [en] e KDM5D [en]. eles desmetilam H3K4me2/3.[1] A família KDM5 parece regular funções-chave de desenvolvimento, incluindo diferenciação celular, função mitocondrial e progressão do ciclo celular.[23][24][25][26][27][28] KDM5B e KDM5C também interagem com proteínas PcG, envolvidas na repressão transcricional. Mutações de KDM5C no cromossomo X foram observadas em pacientes com deficiência intelectual ligada ao X.[29] A depleção de homólogos de KDM5C em D. rerio resultou em defeitos no padrão cerebral e morte de células neuronais.[30]
- KDM6
- A família KDM6 inclui KDM6A [en], KDM6B [en] e KDM6C [en]. KDM6A e KDM6B desmetilam H3K27me2/3, e KDM6C desmetila H3K27me3. KDM6A e KDM6B possuem características supressoras de tumores. Knockdowns de KDM6A em fibroblastos levam a um aumento imediato na população de fibroblastos. KDM6B expresso em fibroblastos induz oncogenes da via Ras/Raf/MEK/ERK.[31] Mutações pontuais de KDM6A foram identificadas como uma causa da síndrome de Kabuki [en], um distúrbio congênito que resulta em deficiência intelectual.[32][33] A deleção de KDM6A em D. rerio resulta em expressão reduzida de genes HOX, que regulam o padrão corporal [en] durante o desenvolvimento.[34] Em estudos mamíferos, KDM6A também regula genes HOX.[35][36] Mutações de KDM5B afetam o desenvolvimento gonadal em C. elegans.[35] Outros estudos mostraram que a expressão de KDM6B é regulada positivamente em macrófagos ativados e expressa dinamicamente durante a diferenciação de células-tronco.[37][38]
Desmetilação de ésteres

Outro exemplo de desmetilase é a proteína-glutamato metilesterase [en], também conhecida como proteína CheB (EC 3.1.1.61), que desmetila MCPs (Metil-aceptores de Quimiotaxia Proteínas) por hidrólise de ligações éster carboxílicas. A associação de um receptor de quimiotaxia com um agonista leva à fosforilação da proteína CheB. A fosforilação de CheB aumenta sua atividade catalítica de desmetilação de MCPs, resultando na adaptação da célula a estímulos ambientais.[39] Os MCPs respondem a atrativos e repelentes extracelulares em bactérias como Escherichia coli na regulação da quimiotaxia. A CheB é mais especificamente chamada de metilesterase, pois remove grupos metil de resíduos de metilglutamato [en] localizados nos MCPs por hidrólise, produzindo glutamato acompanhado da liberação de metanol.[40]
A CheB é de particular interesse para pesquisadores, pois pode ser um alvo terapêutico para mitigar a propagação de infecções bacterianas.[41]

Ver também
Referências
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