stringtranslate.com

Спираль-поворот-спираль

Репрессор λ бактериофага лямбда использует два мотива спираль-поворот-спираль (слева; зеленый) для связывания ДНК (справа; синий и красный). Белок-репрессор λ на этом изображении представляет собой димер .

Спираль-поворот-спираль — это домен связывания ДНК (DBD). Спираль-поворот-спираль ( HTH ) — это основной структурный мотив , способный связывать ДНК . Каждый мономер включает две α-спирали , соединенные короткой цепью аминокислот , которые связываются с основной бороздкой ДНК. Мотив HTH встречается во многих белках, регулирующих экспрессию генов . Его не следует путать с мотивом спираль-петля-спираль . [1]

Открытие

Открытие мотива спираль-поворот-спираль было основано на сходстве между несколькими генами, кодирующими регуляторные белки транскрипции из бактериофага лямбда и Escherichia coli : Cro, CAP и репрессор λ , которые, как было обнаружено, имеют общую последовательность из 20–25 аминокислот , что облегчает распознавание ДНК. [2] [3] [4] [5]

Функция

Мотив спираль-поворот-спираль является мотивом связывания ДНК. Распознавание и связывание с ДНК белками спираль-поворот-спираль осуществляется двумя α-спиралями, одна из которых занимает N- конец мотива, а другая — C-конец . В большинстве случаев, например, в репрессоре Cro, вторая спираль вносит наибольший вклад в распознавание ДНК, и поэтому ее часто называют «спиралью распознавания». Она связывается с большой бороздкой ДНК посредством ряда водородных связей и различных взаимодействий Ван-дер-Ваальса с открытыми основаниями . Другая α-спираль стабилизирует взаимодействие между белком и ДНК, но не играет особенно сильной роли в ее распознавании. [2] Спираль распознавания и ее предыдущая спираль всегда имеют одинаковую относительную ориентацию. [6]

Классификация мотивов спираль-поворот-спираль

Было предпринято несколько попыток классифицировать мотивы спираль-поворот-спираль на основе их структуры и пространственного расположения их спиралей. [6] [7] [8] Некоторые из основных типов описаны ниже.

Ди-спиральный

Мотив диспирали спираль-поворот-спираль является простейшим мотивом спираль-поворот-спираль. Фрагмент гомеодомена Engrailed, охватывающий только две спирали и поворот, оказался сверхбыстрым независимо складывающимся белковым доменом. [9]

Трехспиральный

Пример этого мотива обнаружен в активаторе транскрипции Myb . [10]

Тетраспиральный

Тетраспиральный мотив спираль-поворот-спираль имеет дополнительную С-концевую спираль по сравнению с трехспиральными мотивами. К ним относятся домен HTH, связывающий ДНК типа LuxR, обнаруженный в бактериальных факторах транскрипции, и мотив спираль-поворот-спираль, обнаруженный в репрессорах TetR . [11] Также встречаются многоспиральные версии с дополнительными спиралями. [12]

Крылатая спираль-поворот-спираль

Мотив спираль-поворот-спираль (wHTH) с крыльями образован 3-спиральным пучком и 3- или 4-цепочечным бета-слоем (крылом). Топология спиралей и нитей в мотивах wHTH может различаться. В факторе транскрипции ETS wHTH сворачивается в мотив спираль-поворот-спираль на четырехцепочечной антипараллельной структуре бета-слоя , расположенной в порядке α1-β1-β2-α2-α3-β3-β4, где третья спираль является спиралью распознавания ДНК . [13] [14]

Другие модифицированные мотивы спираль-поворот-спираль

Другие производные мотива спираль-поворот-спираль включают ДНК-связывающий домен, обнаруженный в MarR, регуляторе множественной устойчивости к антибиотикам , который образует крылатую спираль-поворот-спираль с дополнительной С-концевой альфа-спиралью. [8] [15]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Brennan RG, Matthews BW (февраль 1989). "Мотив связывания ДНК спираль-поворот-спираль". Журнал биологической химии . 264 (4): 1903–6. doi : 10.1016/S0021-9258(18)94115-3 . PMID  2644244.
  2. ^ ab Matthews BW, Ohlendorf DH, Anderson WF, Takeda Y (март 1982 г.). «Структура области связывания ДНК lac-репрессора, выведенная из его гомологии с cro-репрессором». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 79 (5): 1428–32. Bibcode :1982PNAS...79.1428M. doi : 10.1073/pnas.79.5.1428 . PMC 345986 . PMID  6951187. 
  3. ^ Anderson WF, Ohlendorf DH, Takeda Y, Matthews BW (апрель 1981 г.). «Структура cro-репрессора бактериофага лямбда и его взаимодействие с ДНК». Nature . 290 (5809): 754–8. Bibcode :1981Natur.290..754A. doi :10.1038/290754a0. PMID  6452580. S2CID  4360799.
  4. ^ McKay DB, Steitz TA (апрель 1981 г.). «Структура белка-активатора катаболитного гена при разрешении 2,9 А предполагает связывание с левосторонней B-ДНК». Nature . 290 (5809): 744–9. Bibcode :1981Natur.290..744M. doi :10.1038/290744a0. PMID  6261152. S2CID  568056.
  5. ^ Pabo CO, Lewis M (июль 1982 г.). «Операторно-связывающий домен лямбда-репрессора: структура и распознавание ДНК». Nature . 298 (5873): 443–7. Bibcode :1982Natur.298..443P. doi :10.1038/298443a0. PMID  7088190. S2CID  39169630.
  6. ^ ab Wintjens R, Rooman M (сентябрь 1996 г.). «Структурная классификация доменов связывания ДНК HTH и режимы взаимодействия белок-ДНК». Журнал молекулярной биологии . 262 (2): 294–313. doi :10.1006/jmbi.1996.0514. PMID  8831795.
  7. ^ Suzuki M, Brenner SE (сентябрь 1995 г.). «Классификация многоспиральных ДНК-связывающих доменов и применение для предсказания структур DBD сигма-фактора, LysR, OmpR/PhoB, CENP-B, Rapl и Xy1S/Ada/AraC». FEBS Letters . 372 (2–3): 215–21. Bibcode : 1995FEBSL.372..215S. doi : 10.1016/0014-5793(95)00988-L. PMID  7556672. S2CID  3037519.
  8. ^ ab Aravind L, Anantharaman V, Balaji S, Babu MM, Iyer LM (апрель 2005 г.). «Многогранность домена спираль-поворот-спираль: регуляция транскрипции и не только». FEMS Microbiology Reviews . 29 (2): 231–62. doi :10.1016/j.femsre.2004.12.008. PMID  15808743.
  9. ^ Religa TL, Johnson CM, Vu DM, Brewer SH, Dyer RB, Fersht AR (май 2007 г.). «Мотив спираль-поворот-спираль как сверхбыстрый независимо складывающийся домен: путь складывания Engrailed гомеодомена». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (22): 9272–7. Bibcode : 2007PNAS..104.9272R. doi : 10.1073/pnas.0703434104 . PMC 1890484. PMID  17517666 . 
  10. ^ Ogata K, Hojo H, Aimoto S, Nakai T, Nakamura H, Sarai A, Ishii S, Nishimura Y (июль 1992 г.). «Структура раствора ДНК-связывающей единицы Myb: мотив спираль-поворот-спираль-связанный с консервативными триптофанами, образующими гидрофобное ядро». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 89 (14): 6428–32. Bibcode : 1992PNAS...89.6428O. doi : 10.1073 /pnas.89.14.6428 . PMC 49514. PMID  1631139. 
  11. ^ Hinrichs W, Kisker C, Düvel M, Müller A, Tovar K, Hillen W, Saenger W (апрель 1994). «Структура комплекса Tet-репрессор-тетрациклин и регуляция устойчивости к антибиотикам». Science . 264 (5157): 418–20. Bibcode :1994Sci...264..418H. doi :10.1126/science.8153629. PMID  8153629.
  12. ^ Iwahara J, Clubb RT (ноябрь 1999 г.). «Структура решения домена связывания ДНК из Dead Ringer, специфичного для последовательности домена взаимодействия AT-богатых (ARID)». The EMBO Journal . 18 (21): 6084–94. doi :10.1093/emboj/18.21.6084. PMC 1171673 . PMID  10545119. 
  13. ^ Donaldson LW, Petersen JM, Graves BJ, McIntosh LP (январь 1996). «Структура решения домена ETS из мышиного Ets-1: мотив связывания ДНК «крылатая спираль-поворот-спираль»». The EMBO Journal . 15 (1): 125–34. doi :10.2210/pdb1etc/pdb. PMC 449924 . PMID  8598195. 
  14. ^ Sharrocks AD, Brown AL, Ling Y, Yates PR (декабрь 1997 г.). «Семейство факторов транскрипции ETS-домена». Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 29 (12): 1371–87. doi :10.1016/S1357-2725(97)00086-1. PMID  9570133.
  15. ^ Алексун МН, Леви СБ, Мили ТР, Ситон БА, Хед ДжФ (август 2001). «Кристаллическая структура MarR, регулятора множественной устойчивости к антибиотикам, с разрешением 2,3 А». Nature Structural Biology . 8 (8): 710–4. doi :10.1038/90429. PMID  11473263. S2CID  19608515.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки