在中性水溶液中凯发k8娱乐-凯发k8一触即发残基的5位上的乙烯基碳的甲基化被称为化学上不可能的反应。而胞嘧啶甲基转移酶通过与胸苷酸合成酶相似的共价催化机制克服了胞嘧啶c5的低反应性(图1a)。如santi和同事提出并由verdine及其同事改进的理论那样，脯氨酰半胱氨酰(pc)二肽的半胱氨酸硫酸盐与胞嘧啶的c6形成共价键。这种半胱氨酸在真核细胞嘧啶甲基转移酶中是不变的，其替代已被证明会导致细菌限制性甲基转移酶和真核细胞嘧啶甲基转移酶dnmt3a和dnmt3b的活性丧失。催化氨基酸侧链到双链dna中嘧啶5位和6位的趋近轨迹被相邻碱基遮挡。这种空间尴尬通过从dna螺旋外翻靶胞嘧啶并插入大结构域的活性位点袋来解决（图1b）。碱基外翻最早是在细菌限制甲基转移酶m.hhai中观察到的，现在已知在涉及修饰或去除双链dna中碱基的反应中很常见。
真核胞嘧啶甲基转移酶共享在细菌（胞嘧啶-5）甲基转移酶中保守的10个序列基序（图1c）。保守基序在新的dna胞嘧啶甲基转移酶的鉴定中具有较高的预测价值，几乎所有真核细胞胞嘧啶甲基转移酶同源物都是通过这些基序的含量初步鉴定出来的。所有10个基序的功能都是从过渡态中间体的晶体学研究和诱变研究中得知的。基序viii和ix之间的区域与大沟中的碱基边缘进行序列特异性接触，并赋予细菌胞嘧啶甲基转移酶的序列特异性。该区域被称为目标识别主体。细菌胞嘧啶甲基转移酶m.hhai和m.haeiii的晶体结构，以及神秘的胞嘧啶甲基转移酶同源物dnmt，揭示了胞嘧啶甲基转移酶之间的强序列和结构保守性。它一般结构由一个强连接的大结构域和一个小结构域组成，前者包括辅因子adomet和活性位点基序的结合位点，后者保守较差，主要由目标识别结构域表示。细菌dna(胞嘧啶-5)甲基转移酶具有2-8个核苷酸的识别序列，并且宿主基因组中的所有同源序列通常都是甲基化的。真核细胞胞嘧啶甲基转移酶的靶点选择不是先天序列特异性的功能。
图1：催化机制和dna(胞嘧啶-5)甲基转移酶中的保守基序。(a)santi等人最初提出的催化机理，并由verdine和同事改进。将一种亲核酶(保守的pc基序的半胱氨酸硫酸盐) 共价添加到胞嘧啶-6位和n3位的质子化生成4,5烯胺中间体，其攻击s-腺苷l-甲硫氨酸(adomet)的甲基。去甲基化的辅因子是s-腺苷l- 高半胱氨酸(adohcy)。在甲基转移之后，未知的酶基或水分子从胞嘧啶-5位置提取质子，这允许通过β消除释放游离酶。(b)在催化过程中目标胞嘧啶从dna外翻。图中显示的dna来自m.hhai-dna-adohcy共晶体结构。(c)dna(胞嘧啶-5)甲基转移酶中的保守基序。六个最保守的基序显示在logos(40)中；每个基序的功能在底部给出。这里显示的保守残基模式已经被证明在大多数情况下是一个可以被可靠预测的胞嘧啶甲基转移酶。
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