Jump to content

ДНК-связывающий домен

(Перенаправлено с ДНК-связывающих доменов )

ДНК -связывающий домен ( DBD ) представляет собой независимо свернутый белковый домен , который содержит по крайней мере один структурный мотив , который распознает двух- или одноцепочечную ДНК . DBD может распознавать конкретную последовательность ДНК ( последовательность распознавания ) или иметь общее сродство к ДНК. [1] Некоторые ДНК-связывающие домены могут также включать в свою свернутую структуру нуклеиновые кислоты.

Пример ДНК-связывающего домена в контексте белка. N-концевой ДНК-связывающий домен (помечен) репрессора Lac регулируется С-концевым регуляторным доменом (помечен). Регуляторный домен связывает аллостерическую эффекторную молекулу (зеленый). Аллостерический ответ белка передается от регуляторного домена к ДНК-связывающему домену через линкерную область. [2]

Один или несколько ДНК-связывающих доменов часто являются частью более крупного белка, состоящего из дополнительных белковых доменов с разными функциями. Дополнительные домены часто регулируют активность ДНК-связывающего домена. Функция связывания ДНК является либо структурной, либо включает регуляцию транскрипции , причем эти две роли иногда перекрываются.

ДНК-связывающие домены, функции которых связаны со структурой ДНК, играют биологическую роль в репликации , репарации , хранении и модификации ДНК, например, в метилировании .

Многие белки, участвующие в регуляции экспрессии генов, содержат ДНК-связывающие домены. Например, белки, которые регулируют транскрипцию путем связывания ДНК, называются факторами транскрипции . Конечным результатом большинства клеточных сигнальных каскадов является регуляция генов.

DBD взаимодействует с нуклеотидами ДНК способом специфичным или неспецифичным для последовательности , но даже неспецифическое распознавание предполагает некоторую молекулярную комплементарность между белком и ДНК. Распознавание ДНК с помощью DBD может происходить по большой или малой бороздке ДНК или по сахарно-фосфатному остову ДНК (см. Структуру ДНК ). Каждый конкретный тип распознавания ДНК адаптирован к функции белка. Например, расщепляющий ДНК фермент ДНКаза I разрезает ДНК почти случайным образом и поэтому должен связываться с ДНК неспецифичным для последовательности образом. Но даже в этом случае ДНКаза I распознает определенную трехмерную структуру ДНК , создавая несколько специфический образец расщепления ДНК, который может быть полезен для изучения распознавания ДНК с помощью метода, называемого ДНК-следом .

Многие ДНК-связывающие домены должны распознавать определенные последовательности ДНК, такие как DBD факторов транскрипции , которые активируют определенные гены, или последовательности ферментов, которые модифицируют ДНК в определенных сайтах, таких как ферменты рестрикции и теломераза . Характер водородных связей в большой бороздке ДНК менее вырожден, чем в малой бороздке ДНК, что обеспечивает более привлекательный сайт для последовательности распознавания ДНК, специфичного для .

Специфичность ДНК-связывающих белков можно изучать с помощью многих биохимических и биофизических методов, таких как гель-электрофорез , аналитическое ультрацентрифугирование , калориметрия ДНК , мутация , структуры белка мутация или модификация , ядерный магнитный резонанс , рентгеновская кристаллография , поверхностный плазмонный резонанс , электронный парамагнитный резонанс , сшивка и микромасштабный термофорез (МСТ).

ДНК-связывающий белок в геномах

[ редактировать ]

Большая часть генов в каждом геноме кодирует ДНК-связывающие белки (см. таблицу). Однако лишь небольшое число семейств белков связываются с ДНК. Например, более 2000 из примерно 20 000 белков человека являются «ДНК-связывающими», включая около 750 белков «цинковых пальцев». [3]

Разновидность ДНК-связывающие белки [4] ДНК-связывающие семьи [4]
Arabidopsis thaliana (кресс-салат) 4471 300
Saccharomyces cerevisiae (дрожжи) 720 243
Caenorhabditis elegans (червь) 2028 271
Drosophila melanogaster (дрозофила) 2620 283
Контакты ДНК разных типов ДНК-связывающих доменов

Спираль-поворот-спираль

[ редактировать ]

Первоначально обнаруженный у бактерий, мотив спираль-поворот-спираль обычно встречается в белках-репрессорах и имеет длину около 20 аминокислот. У эукариот гомеодомен состоит из двух спиралей, одна из которых узнаёт ДНК (она же спираль узнавания). Они часто встречаются в белках, которые регулируют процессы развития. [5]

Цинковый палец

[ редактировать ]
Кристаллографическая структура ( PDB : 1R4O ) димера цинкового пальца, содержащего DBD глюкокортикоидного рецептора (вверху), связанного с ДНК (внизу). Атомы цинка представлены серыми сферами, а координирующие боковые цепи цистеина изображены в виде палочек.

Домен цинкового пальца в основном встречается у эукариот, но некоторые примеры были обнаружены и у бактерий. [6] Домен цинкового пальца обычно имеет длину от 23 до 28 аминокислот и стабилизируется путем координации ионов цинка с регулярно расположенными координирующими цинк остатками (гистидинами или цистеинами). Самый распространенный класс цинковых пальцев (Cys2His2) координирует один ион цинка и состоит из спирали узнавания и двухцепочечного бета-листа. [7] В факторах транскрипции эти домены часто встречаются в массивах (обычно разделенных короткими линкерными последовательностями), а соседние пальцы располагаются с интервалом в 3 пары оснований при связывании с ДНК.

Лейциновая молния

[ редактировать ]

Домен основной лейциновой молнии ( bZIP ) встречается главным образом у эукариот и в ограниченной степени у бактерий. Домен bZIP содержит альфа-спираль с лейцином в каждой седьмой аминокислоте. Если две такие спирали найдут друг друга, лейцины могут взаимодействовать, как зубцы в застежке-молнии, позволяя димеризовать два белка. При связывании с ДНК основные аминокислотные остатки связываются с сахарофосфатным остовом, в то время как спирали располагаются в основных бороздках. Он регулирует экспрессию генов.

Крылатая спираль

[ редактировать ]

(WH) , состоящий примерно из 110 аминокислот, Домен крылатой спирали имеет четыре спирали и двухцепочечный бета-лист.

Крылатая спираль-поворот-спираль

[ редактировать ]

« крылатая спираль-поворот-спираль» (wHTH) Домен SCOP 46785 обычно имеет длину 85-90 аминокислот. Он образован трехспиральным пучком и четырехнитевым бета-листом (крылом).

Спираль-петля-спираль

[ редактировать ]

Основной домен спираль-петля-спираль (bHLH) встречается в некоторых факторах транскрипции и характеризуется двумя альфа-спиралями (α-спиралями), соединенными петлей. Одна спираль обычно меньше и благодаря гибкости петли допускает димеризацию путем сгибания и упаковки с другой спиралью. Более крупная спираль обычно содержит участки связывания ДНК.

HMG-коробка

[ редактировать ]

Домены HMG-бокса обнаружены в группах белков с высокой подвижностью, которые участвуют в различных ДНК-зависимых процессах, таких как репликация и транскрипция. Они также изменяют гибкость ДНК, вызывая изгибы. [8] [9] Домен состоит из трех альфа-спиралей, разделенных петлями.

Домен Wor3

[ редактировать ]

Домены Wor3, названные в честь бело-непрозрачного регулятора 3 (Wor3) у Candida albicans, возникли в ходе эволюции позже, чем большинство ранее описанных ДНК-связывающих доменов, и встречаются только у небольшого числа грибов. [10]

OB-складной домен

[ редактировать ]

OB-фолд представляет собой небольшой структурный мотив, первоначально названный в честь олигонуклеотидов свойств / олигосахаридов его связывания . Длина OB-складных доменов составляет от 70 до 150 аминокислот. [11] OB-складки связывают одноцепочечную ДНК и, следовательно, представляют собой одноцепочечные связывающие белки . [11]

Белки OB-фолда были идентифицированы как критически важные для репликации ДНК , рекомбинации ДНК , репарации ДНК , транскрипции , трансляции , реакции на холодовой шок и поддержания теломер . [12]

Необычный

[ редактировать ]

Иммуноглобулиновая складка

[ редактировать ]

Домен иммуноглобулина ( InterPro : IPR013783 ) состоит из структуры бета-листа с большими соединительными петлями, которые служат для распознавания либо основных борозд ДНК, либо антигенов. Обычно обнаруживаются в белках иммуноглобулинов, они также присутствуют в белках Stat цитокинового пути. Вероятно, это связано с тем, что цитокиновый путь развился относительно недавно и использовал уже функционирующие системы, а не создавал свои собственные.

B3 SCOP DBD ( InterPro : IPR003340 , . 117343 ) обнаруживается исключительно в факторах транскрипции высших растений и эндонуклеазах рестрикции EcoRII и BfiI и обычно состоит из 100-120 остатков Он включает семь бета-листов и две альфа-спирали , которые образуют ДНК-связывающую белковую складку псевдобочонка .

Эффектор ТАЛ

[ редактировать ]

Эффекторы TAL обнаружены в бактериальных патогенах растений рода Xanthomonas и участвуют в регуляции генов растения-хозяина с целью облегчения вирулентности, пролиферации и распространения бактерий. [13] Они содержат центральную область, состоящую из тандемных повторов из 33–35 остатков, и каждая область повтора кодирует одно основание ДНК в сайте связывания TALE. [14] [15] Внутри повтора только остаток 13 непосредственно контактирует с основанием ДНК, определяя специфичность последовательности, в то время как другие положения контактируют с основной цепью ДНК, стабилизируя ДНК-связывающее взаимодействие. [16] Каждый повтор внутри массива принимает форму парных альфа-спиралей, а весь массив повторов образует правостороннюю суперспираль, обертывающую двойную спираль ДНК. Было показано, что массивы эффекторных повторов TAL сжимаются при связывании с ДНК, и был предложен механизм поиска с двумя состояниями, при котором удлиненная TALE начинает сжиматься вокруг ДНК, начиная с успешного распознавания тимина с уникальной повторяющейся единицы, N-концевой ядра TAL. - массив повторяющихся эффекторов. [17] Родственные белки обнаружены у бактериального патогена растений Ralstonia solanacearum . [18] грибной эндосимбионт Burkholderia rhizoxinica [19] и два пока неопознанных морских микроорганизма. [20] Код связывания ДНК и структура массива повторов консервативны между этими группами, называемыми TALE-likes .

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Лилли Д.М. (1995). ДНК-белок: структурные взаимодействия . Оксфорд: IRL Press в Oxford University Press. ISBN  0-19-963453-Х .
  2. ^ Свинт-Крузе Л., Мэтьюз К.С. (апрель 2009 г.). «Аллостерия в семействе LacI/GalR: вариации на тему» . Современное мнение в микробиологии . 12 (2): 129–37. дои : 10.1016/j.mib.2009.01.009 . ПМЦ   2688824 . ПМИД   19269243 .
  3. ^ "рассмотрено: да И организм: "Homo sapiens (Human) [9606]" И протеом: up000005640 в UniProtKB" . www.uniprot.org . Проверено 25 октября 2017 г.
  4. ^ Jump up to: а б Малхотра С., Соудхамини Р. (август 2013 г.). «Полногеномный обзор ДНК-связывающих белков Arabidopsis thaliana: анализ распределения и функций» . Исследования нуклеиновых кислот . 41 (15): 7212–9. дои : 10.1093/нар/gkt505 . ПМЦ   3753632 . ПМИД   23775796 .
  5. ^ «Поиск HTH на PROSITE» . Экспаси . Проверено 17 июня 2024 г.
  6. ^ Мальджери Г., Палмиери М., Руссо Л., Фатторуссо Р., Педоне П.В., Изерния С. (декабрь 2015 г.). «Прокариотический цинковый палец: строение, функции и сравнение с эукариотическим аналогом» . Журнал ФЭБС . 282 (23): 4480–96. дои : 10.1111/февраль 13503 . ПМИД   26365095 .
  7. ^ Пабо К.О., Пейзах Э., Грант Р.А. (2001). «Разработка и выбор новых белков цинковых пальцев Cys2His2». Ежегодный обзор биохимии . 70 : 313–40. doi : 10.1146/annurev.biochem.70.1.313 . ПМИД   11395410 .
  8. ^ Муругесапиллай Д. и др. (2014). «Соединение ДНК и образование петель с помощью HMO1 обеспечивает механизм стабилизации безнуклеосомного хроматина» . Нуклеиновые кислоты Рез . 42 (14): 8996–9004. дои : 10.1093/nar/gku635 . ПМЦ   4132745 . ПМИД   25063301 .
  9. ^ Муругесапиллай Д., Макколи М.Дж., Махер Л.Дж. (3-й), Уильямс MC (2017). «Одномолекулярные исследования высокомобильных белков, изгибающих архитектурную ДНК группы В» . Биофиз Рев . 9 (1): 17–40. дои : 10.1007/s12551-016-0236-4 . ПМЦ   5331113 . ПМИД   28303166 .
  10. ^ Лозе М.Б., Херндей А.Д., Фордайс П.М., Нойман Л., Сорреллс Т.Р., Хэнсон-Смит В., Нобиле С.Дж., ДеРизи Дж.Л., Джонсон А.Д. (май 2013 г.). «Идентификация и характеристика ранее неописанного семейства ДНК-связывающих доменов, специфичных для последовательностей» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (19): 7660–5. Бибкод : 2013PNAS..110.7660L . дои : 10.1073/pnas.1221734110 . ПМЦ   3651432 . ПМИД   23610392 .
  11. ^ Jump up to: а б Флинн Р.Л., Цзоу Л. (август 2010 г.). «Складчатые белки, связывающие олигонуклеотиды/олигосахариды: растущее семейство хранителей генома» . Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии . 45 (4): 266–75. дои : 10.3109/10409238.2010.488216 . ПМК   2906097 . ПМИД   20515430 .
  12. ^ Теобальд Д.Л., Миттон-Фрай Р.М., Вуттке Д.С. (2003). «Распознавание нуклеиновой кислоты OB-фолдными белками» . Ежегодный обзор биофизики и биомолекулярной структуры . 32 : 115–33. doi : 10.1146/annurev.biophys.32.110601.142506 . ПМЦ   1564333 . ПМИД   12598368 .
  13. ^ Бох Дж., Бонас У (2010). «Эффекторы семейства Xanthomonas AvrBs3 типа III: открытие и функция». Ежегодный обзор фитопатологии . 48 : 419–36. doi : 10.1146/annurev-phyto-080508-081936 . ПМИД   19400638 .
  14. ^ Москва М.Ю., Богданов А.Ю. (декабрь 2009 г.). «Простой шифр управляет распознаванием ДНК эффекторами TAL». Наука . 326 (5959): 1501. Бибкод : 2009Sci...326.1501M . дои : 10.1126/science.1178817 . ПМИД   19933106 . S2CID   6648530 .
  15. ^ Бох Дж., Шольце Х., Шорнак С., Ландграф А., Хан С., Кей С., Лахай Т., Никштадт А., Бонас У. (декабрь 2009 г.). «Взлом кода специфичности связывания ДНК эффекторов TAL-типа III». Наука . 326 (5959): 1509–12. Бибкод : 2009Sci...326.1509B . дои : 10.1126/science.1178811 . ПМИД   19933107 . S2CID   206522347 .
  16. ^ Мак А.Н., Брэдли П., Чернадас Р.А., Богданов А.Дж., Стоддард Б.Л. (февраль 2012 г.). «Кристаллическая структура эффектора TAL PthXo1, связанного с его ДНК-мишенью» . Наука . 335 (6069): 716–9. Бибкод : 2012Sci...335..716M . дои : 10.1126/science.1216211 . ПМЦ   3427646 . ПМИД   22223736 .
  17. ^ Кукулис Л., Абил З., Чжао Х., Шредер К.М. (июнь 2015 г.). «Прямое наблюдение за динамикой белка TALE выявляет механизм поиска с двумя состояниями» . Природные коммуникации . 6 : 7277. Бибкод : 2015NatCo...6.7277C . дои : 10.1038/ncomms8277 . ПМЦ   4458887 . ПМИД   26027871 .
  18. ^ де Ланге О., Шрайбер Т., Шандри Н., Радек Дж., Браун К.Х., Кошиновски Дж., Хойер Х., Штраус А., Лахай Т. (август 2013 г.). «Разрушение ДНК-связывающего кода эффекторов TAL Ralstonia solanacearum открывает новые возможности для создания генов устойчивости растений к бактериальному увяданию» . Новый фитолог . 199 (3): 773–86. дои : 10.1111/nph.12324 . ПМИД   23692030 .
  19. ^ Жюйера А., Бертонати С., Дюбуа Г., Гайо В., Томас С., Валтон Дж., Бердели М., Сильва Г.Х., Дабусси Ф., Дюшато П. (январь 2014 г.). «BurrH: новый модульный ДНК-связывающий белок для геномной инженерии» . Научные отчеты . 4 : 3831. Бибкод : 2014NatSR...4E3831J . дои : 10.1038/srep03831 . ПМК   5379180 . ПМИД   24452192 .
  20. ^ де Ланге О., Вольф С., Тиль П., Крюгер Дж., Клеуш С., Кольбахер О., Лахай Т. (ноябрь 2015 г.). «ДНК-связывающие белки морских бактерий расширяют известное разнообразие последовательностей TALE-подобных повторов» . Исследования нуклеиновых кислот . 43 (20): 10065–80. дои : 10.1093/нар/gkv1053 . ПМЦ   4787788 . ПМИД   26481363 .
  21. ^ Блан-Матье, Ромен; Дюма, Рено; Турчи, Лаура; Лукас, Жереми; Парси, Франсуа (июль 2023 г.). «Plant-TFClass: структурная классификация факторов транскрипции растений» . Тенденции в науке о растениях . doi : 10.1016/j.tplants.2023.06.023 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 21f7c666b49107d38a7263b88680ae2a__1721362620
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/21/2a/21f7c666b49107d38a7263b88680ae2a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
DNA-binding domain - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)