Λ-репрессор бактериофаг 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
В белки, то спираль-поворот-спираль (HTH) является основным структурный мотив способный связать ДНК. Каждый мономер включает два α спирали, соединенный короткой прядью аминокислоты, которые связываются с большой бороздкой ДНК. Мотив HTH встречается во многих белках, которые регулируют экспрессия гена. Не следует путать с спираль-петля-спираль мотив.[1]
Мотив спираль-поворот-спираль представляет собой ДНК-связывающий мотив. Распознавание и связывание с ДНК белками спираль-поворот-спираль осуществляется двумя α-спиралями, одна из которых занимает N-концевой конец мотива, другой на C-конец. В большинстве случаев, например, в репрессоре Cro, вторая спираль вносит наибольший вклад в распознавание ДНК, и поэтому ее часто называют «спиралью распознавания». Он связывается с большой бороздкой ДНК через серию водородные связи и различные Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия с выставленными базы. Другая α-спираль стабилизирует взаимодействие между белком и ДНК, но не играет особенно сильной роли в ее распознавании.[2] Спираль распознавания и предшествующая ей спираль всегда имеют одинаковую относительную ориентацию.[6]
Классификация мотивов спираль-поворот-спираль
Было сделано 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 ди-спираль-поворот-спираль - это простейший мотив спираль-поворот-спираль. Фрагмент Engrailed гомеодомена, охватывающий только две спирали и поворот, оказался сверхбыстрым независимо сворачивающимся белковым доменом.[9]
Тетра-спиральный мотив спираль-поворот-спираль имеет дополнительный C-терминал спираль по сравнению с трехспиральными мотивами. К ним относятся ДНК-связывающий HTH-домен LuxR-типа нашел в бактериальный факторы транскрипции и мотив спираль-поворот-спираль, обнаруженный в TetR репрессоры.[11] Встречаются и мультиспиральные версии с дополнительными спиралями.[12]
Крылатая спираль-поворот-спираль
Мотив крылатая спираль-поворот-спираль (wHTH) образован 3-спиральным пучком и 3- или 4-цепочкой. бета-лист (крыло). Топология спирали и пряди в чём мотивы могут отличаться. в фактор транскрипции ETS wHTH складывается в мотив спираль-поворот-спираль на четырехцепочечном антипараллельном бета-лист каркас, расположенный в порядке α1-β1-β2-α2-α3-β3-β4, где третья спираль - распознавание ДНК спираль.[13][14]
Другие модифицированные мотивы спираль-поворот-спираль
Другие производные мотива спираль-поворот-спираль включают ДНК-связывающий домен, обнаруженный в MarR, регулятор множественная устойчивость к антибиотикам, который образует крылатую спираль-поворот-спираль с дополнительной С-концевой альфа-спиралью.[8][15]
^ абВинтдженс Р., Руман М. (сентябрь 1996 г.). «Структурная классификация ДНК-связывающих доменов HTH и способы взаимодействия белок-ДНК». Журнал молекулярной биологии. 262 (2): 294–313. Дои:10.1006 / jmbi.1996.0514. PMID8831795.
^Suzuki M, Brenner SE (сентябрь 1995 г.). «Классификация мультиспиральных ДНК-связывающих доменов и применение для прогнозирования структур DBD сигма-фактора, LysR, OmpR / PhoB, CENP-B, Rapl и Xy1S / Ada / AraC». Письма FEBS. 372 (2–3): 215–21. Дои:10.1016 / 0014-5793 (95) 00988-Л. PMID7556672. S2CID3037519.
^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. Дои:10.1016 / S1357-2725 (97) 00086-1. PMID9570133.
^Алексшун М.Н., Леви С.Б., Мили Т.Р., Ситон Б.А., руководитель JF (август 2001 г.). «Кристаллическая структура MarR, регулятора множественной устойчивости к антибиотикам, с разрешением 2,3 A». Структурная биология природы. 8 (8): 710–4. Дои:10.1038/90429. PMID11473263. S2CID19608515.
дальнейшее чтение
Struhl K (апрель 1989 г.). «Спираль-поворот-спираль,« цинковые пальцы »и« лейциновая застежка-молния »для эукариотических белков, регулирующих транскрипцию». Тенденции в биохимических науках. 14 (4): 137–40. Дои:10.1016 / 0968-0004 (89) 90145-Х. PMID2499084.
Хаффман Дж. Л., Бреннан Р. Г. (февраль 2002 г.). «Прокариотические регуляторы транскрипции: больше, чем просто мотив спираль-поворот-спираль». Текущее мнение в структурной биологии. 12 (1): 98–106. Дои:10.1016 / s0959-440x (02) 00295-6. PMID11839496.