Molecular dynamics simulations of the epigenetic machinery

Abstract

Metilaci¿n de la citosina del ADN en sitios CpG es una marca epigen¿tica importante delos genomas de mam¿feros y regula la expresi¿n g¿nica y la impronta gen¿mica.Tambi¿n est¿ involucrado en la inactivaci¿n del cromosoma X y en la carcinog¿nesis.Los patrones de los sitios CpG metilados propagan con muy alta fidelidad y elmecanismo para transformar los sitios hemi-metilados a totalmente metilados es muyrobusto. Aunque Dnmt1 es la enzima que cataliza la reacci¿n de metilaci¿n despu¿s dela replicaci¿n, se encontr¿ que UHRF1 es la prote¿na que realmente reconoce sitiosCpG hemi-metilados. UHRF1 tambi¿n puede enlazar con el dominio N-terminal deDnmt1 y, por lo tanto, es capaz de jugar un papel en la carga correcta de Dnmt1 a lossitios CpG. Sin embargo, no se conoce el mecanismo molecular responsable paradistinguir entre sitios hemi-metilados y no metilados o totalmente metilados por UHRF1.Esta Tesis supone una contribuci¿n a dicha cuestiones a trav¿s simulaciones dedinamica molecular.La primera parte del proyecto de tesis fue para dilucidar el mecanismo f¿sico por el cualel dominio SRA de UHRF1 es capaz de discriminar entre la uni¿n a un ADN hemimetiladofrente a la uni¿n a un ADN no metilado o totalmente metilado, mediante elc¿lculo de diferencias en las constantes de uni¿n a trav¿s el concepto de ciclotermodin¿mico utilizando el m¿todo de Integraci¿n Termodin¿mica.En la segunda parte de la tesis, se ha estudiado la propensi¿n de ¿base flipping¿ de labase citosina en diferentes estados de metilaci¿n en los sitios CpG de un ADN.Tambi¿n se investig¿ el proceso de ¿base flipping¿ para la citosina objetivo, mientrasque la citosina metilada en la cadena complementaria est¿ unida a el dominio SRA deUHRF1. El proceso de ¿base flipping¿ se realiz¿ construyendo un Potencial de MediaFuerza mediante restricciones a lo largo de las coordenadas seleccionadas.En la ¿ltima parte de la tesis hemos dilucidado el mecanismo fisico de la afinidad deuni¿n de MBD1 a di-metilados CpG sitios, mediante el c¿lculo de diferencias de energ¿alibre a trav¿s el concepto de ciclo termodin¿mico, utilizando la t¿cnica de integraci¿nTermodin¿mica. Los resultados obtenidos han cristalizado en 4 art¿culos publicados enrevistas de prestigio internacional, am¿n de un quinto que ha estado presentado.