WikiDer > Лейциновая молния - Википедия

Leucine zipper - Wikipedia
"Вид сверху" или косозубое колесо диаграмма лейциновой молнии, где d представляет лейцин, согласованный с другими аминокислоты на двух параллельных альфа спирали.

А лейциновая молния (или же лейциновые ножницы[1]) является обычным трехмерным структурный мотив в белках. Впервые они были описаны Ландшульцем и сотрудниками в 1988 г.[2] когда они обнаружили, что усилитель связывающий белок имел очень характерный сегмент из 30 аминокислот, и отображение этих аминокислотные последовательности на идеализированном альфа спираль выявил периодическое повторение лейцин остатки в каждой седьмой позиции на расстоянии, охватывающем восемь витков спирали. Было высказано предположение, что полипептидные сегменты, содержащие эти периодические наборы остатков лейцина, существуют в альфа-спиральной конформации, а лейцин боковые цепи из одной альфа-спирали пересекаются с таковыми из альфа-спирали второго полипептида, облегчая димеризацию.

Лейциновые молнии являются мотивом димеризации bZIP (Лейциновая молния основной области) класс эукариотический факторы транскрипции.[3] Домен bZIP - от 60 до 80 аминокислоты в длину с очень консервативным ДНК связывающая основная область и более разнообразная область димеризации лейциновой молнии.[4] Локализация лейцинов имеет решающее значение для связывания ДНК с белками. Лейциновые молнии присутствуют как в эукариотических, так и в прокариотических регуляторных белках, но в основном они характерны для эукариот. Они также могут быть аннотированы просто как ZIP, а ZIP-подобные мотивы были обнаружены в белках, отличных от факторов транскрипции, и считаются одними из основных белковых модулей для белок-белковые взаимодействия.[5]

Последовательность и структура

Другой ДНК-связывающий домен, димер спираль-петля-спираль (HLH), показан связанным с фрагментом ДНК - каждая альфа-спираль представляет собой мономер.

Лейциновая молния создана димеризация двух специфических альфа-спиралей мономеры связаны с ДНК. Лейциновая молния образована амфипатический взаимодействие между двумя доменами ZIP. Домен ZIP находится в альфа-спирали каждого мономера и содержит лейцины или лейциноподобные аминокислоты. Эти аминокислоты разнесены в полипептидной последовательности каждой области таким образом, что, когда последовательность свернута в трехмерную альфа-спираль, остатки лейцина выстраиваются на одной стороне спирали. Эта область альфа-спирали, содержащая лейцины, которые выстраиваются в линию, называется ZIP-доменом, и лейцины из каждого ZIP-домена могут слабо взаимодействовать с лейцинами из других ZIP-доменов, обратимо удерживая их альфа-спирали вместе (димеризация). Когда эти альфа-спирали димеризуются, образуется молния. В гидрофобный сторона спирали образует димер с самой собой или с другой подобной спиралью, закапывая неполярные аминокислоты вдали от растворитель. В гидрофильный сторона спирали взаимодействует с водой в растворителе.

Мотивы лейциновой молнии считаются подтипом спиральные катушки, которые состоят из двух или более альфа-спиралей, намотанных друг на друга, чтобы сформировать суперспираль. Спиральные спирали содержат повторы с 3 и 4 остатками, картина гидрофобности и состав остатков которых совместимы со структурой амфипатических альфа-спиралей. Чередующиеся элементы последовательности с тремя и четырьмя остатками составляют гептада повторяет в котором аминокислоты обозначены от a ’до g’.[6] Хотя остатки в положениях a и d обычно являются гидрофобными и образуют зигзагообразный узор из выступов и отверстий, которые сцепляются с аналогичным узором на другой нити, образуя плотно прилегающую гидрофобную сердцевину,[7] остатки в положениях е и g представляют собой заряженные остатки, способствующие электростатическому взаимодействию.[8]

В случае лейциновых молний лейцины преобладают в позиции d гептадного повтора. Эти остатки упаковываются друг относительно друга каждый второй оборот альфа-спиралей, и гидрофобная область между двумя спиралями дополняется остатками в положениях а, которые также часто являются гидрофобными. Их называют спиральными спиралями, если не доказано, что они важны для функции белка. Если это так, то они аннотируются в подразделе «домен», которым будет домен bZIP.[9]

Два разных типа таких α-спиралей могут соединяться в пары, образуя гетеродимерную лейциновую застежку. С неполярными аминокислотными остатками в положении e или g гетеротетрамер, состоящий из 2 разных лейциновых застежек-молний, ​​может быть получен in vitro, что подразумевает, что общая гидрофобность поверхности взаимодействия и Ван дер ваальс взаимодействие может изменять организацию спиральных спиралей и играть роль в образовании гетеродимера лейциновой молнии.[10]

Специфическое связывание белков bZIP с ДНК

BZIP взаимодействует с ДНК через основные аминовые остатки (см. Основные аминокислоты в (предоставленный стол (сортировать по pH)) определенных аминокислот в «основном» домене, например лизины и аргинины. Эти основные остатки взаимодействуют в большая канавка ДНК, образуя специфичные для последовательности взаимодействия. Механизм регуляции транскрипции белками bZIP подробно изучен. Большинство белков bZIP демонстрируют высокую аффинность связывания с мотивами ACGT, которые включают CACGTG (G-бокс), GACGTC (C-бокс), TACGTA (A-бокс), AACGTT (T-бокс) и мотив GCN4, а именно TGA (G / C). TCA.[2][4][11] Гетеродимеры bZIP существуют у множества эукариот и чаще встречаются у организмов с более высокой сложностью эволюции.[12] Гетеродимерные белки bZIP отличаются от гомодимерных белков bZIP и друг от друга сродством белок-белкового взаимодействия.[13] Эти гетеродимеры проявляют сложное связывание с ДНК. специфичность. В сочетании с другим партнером большинство пар bZIP связываются с последовательностями ДНК, которые предпочитает каждый отдельный партнер. В некоторых случаях димеризация различных партнеров bZIP может изменить последовательность ДНК, на которую нацелена пара, таким образом, который нельзя было предсказать, основываясь на предпочтениях каждого партнера в отдельности. Это говорит о том, что, будучи гетеродимерами, факторы транскрипции bZIP способны изменять свои предпочтения в отношении того, какое место они нацелены на ДНК. Способность димеров bZIP-домена формировать с разными партнерами значительно расширяет области в геноме, с которыми могут связываться факторы транскрипции bZIP и из которых они могут регулировать экспрессию генов.[13]

Небольшое количество факторов bZIP, таких как OsOBF1, также может распознавать палиндромные последовательности.[14] Однако другие, включая LIP19, OsZIP-2a и OsZIP-2b, не связываются с последовательностями ДНК. Вместо этого эти белки bZIP образуют гетеродимеры с другими белками bZIP для регулирования транскрипционная активность.[14][15]

Биология

Регуляторные белки лейциновой молнии включают: c-fos и с-июн (фактор транскрипции AP1), важные регуляторы нормального развития,[16] а также члены семьи myc, включая мой с, Максимум, и mxd1. Если они продуцируются чрезмерно или мутируют в жизненно важной области, они могут вызвать рак.[16]

BZIP-содержащие факторы транскрипции регулируют различные биологические процессы

BZIP-содержащий регулируемый интерлейкин 3 ядерный фактор белок (NFIL3) является репрессором транскрипции, который играет множество ролей в регуляции различных биологических процессов. Белок NFIL3 состоит из 462 аминокислот, включая домен b-ZIP. N-концевая часть домена содержит основной мотив, который напрямую связывается с ДНК. С-концевая часть домена b-ZIP содержит область амфипатической лейциновой молнии, которая опосредует гомо- и гетеродимеризацию.

Выражение Nfil3 ген изменяется вместе с циркадный цикл и NFIL3, как фактор репрессии, регулирует циркадный ритм. NFIL3 конкурирует с белком, связывающим промотор альбумина сайта D активатора транскрипции (ДАД) в связывании с элементами D-бокса в ДНК, которая является одним из консенсусных сайтов циркадных факторов транскрипции. DBP является другим белком bZIP и демонстрирует портфель уровней экспрессии, противоположный NFIL3. Когда уровень NFIL3 высок, гены, находящиеся под контролем элементов D-бокса, будут репрессированы. Сверхэкспрессия Nfil3 укорачивает циркадный цикл.

NFIL3 влияет на выживаемость клеток и участвует в онкогенезе. Показано, что NFIL3 является фактором выживания, препятствующим апоптотический гибель клеток во многих типах клеток и приводит к онкогенезу. Показано, что высокий уровень экспрессии NFIL3 связан с раком груди. В раковых клетках NFIL3 связывается с гистоновой деацетилазой2 (HDAC2) и репрессирует проапоптотические гены, такие как член суперсемейства лиганд фактора некроза опухоли 10 (ТАЩИТЬ) и член суперсемейства рецепторов TNF 6 (FAS) для предотвращения апоптоза. NFIL3 также может препятствовать апоптозу в раковых клетках, связываясь с ДНК и блокируя доступ фактора транскрипции Forkhead box O1 (FOXO1) к генам гибели клеток, что подрывает клеточный цикл и способствует онкогенезу. При раке толстой кишки NFIL3 может также блокировать рекрутирование другого типа факторов транскрипции, белков, богатых пролиновой кислотой (PAR).

NFIL3 действует как репрессор генов, связанных с регенерацией нейронов. Nfil3 экспрессируется в нейронных клетках с потенциалом регенерации, чтобы держать рост клеток под контролем. Выражение Nfil3 индуцируется фосфорилированным белком, связывающим элемент цАМФ-ответа (CREB), а белок NFIL3, в свою очередь, конкурирует за сайты связывания, общие с CREB и CCAAT / связывающим белком-энхансером (CEBP), который подавляет гены-мишени CREB и CEBP, чтобы противодействовать эффекту передачи сигналов цАМФ. Между тем, NFIL3 связывается со своим собственным промотором, подавляя собственную экспрессию, создавая регуляцию регенерации нейронов по отрицательной обратной связи.

NFIL3 также играет важную роль в иммунологии. Это необходимо для естественные клетки-киллеры и жизненно важны для развития и функционирования других иммунных клеток, включая, помимо прочего, противовоспалительный ответ в хелперные Т-клетки, производство IgE из В-клеток, созревание дендритных клеток CD8a и примирование CD8 + Т-клеток.[17]

Рекомендации

  1. ^ Глик DM (1997). Глоссарий биохимии и молекулярной биологии. Портленд Пресс. ISBN 978-1-85578-088-0. "ножницы для стрижки волос"
  2. ^ а б Landschulz WH, Johnson PF, McKnight SL (июнь 1988 г.). «Лейциновая молния: гипотетическая структура, общая для нового класса ДНК-связывающих белков». Наука. 240 (4860): 1759–64. Bibcode:1988Научный ... 240.1759L. Дои:10.1126 / science.3289117. PMID 3289117.
  3. ^ Винсон CR, Sigler PB, McKnight SL (ноябрь 1989 г.). «Модель с ножницами для распознавания ДНК семейством белков лейциновой молнии». Наука. 246 (4932): 911–6. Bibcode:1989Sci ... 246..911V. Дои:10.1126 / science.2683088. PMID 2683088.
  4. ^ а б E ZG, Zhang YP, Zhou JH, Wang L (апрель 2014 г.). «Мини-обзор роли генного семейства bZIP в рисе». Генетика и молекулярные исследования. 13 (2): 3025–36. Дои:10.4238 / 2014. 16 апреля. PMID 24782137.
  5. ^ Хакосима, Т. (2005). "Лейциновые молнии". Энциклопедия наук о жизни. Дои:10.1038 / npg.els.0005049. ISBN 0470016175.
  6. ^ Ходжес Р.С., Содек Дж., Смилли Л.Б., Джурасек Л (1973). "Тропомиозин: аминокислотная последовательность и спиральная структура". Симпозиумы Колд-Спринг-Харбор по количественной биологии. 37: 299–310. Дои:10.1101 / SQB.1973.037.01.040. ISSN 0091-7451.
  7. ^ Крик Ф.Х. (сентябрь 1953 г.). «Упаковка α-спиралей: простые намотки». Acta Crystallographica. 10 (6 (8-9)): 689–97. Дои:10.1107 / s0365110x53001964.
  8. ^ Мейсон Дж. М., Арндт К. М. (февраль 2004 г.). «Спиральные домены: стабильность, специфичность и биологические последствия». ChemBioChem. 5 (2): 170–6. Дои:10.1002 / cbic.200300781. PMID 14760737.
  9. ^ Крылов Д, Винсон ЧР (2001). «Лейциновая молния». Энциклопедия наук о жизни. Дои:10.1038 / npg.els.0003001. ISBN 0470016175.
  10. ^ Дэн Ю., Лю Дж., Чжэн К., Ли К., Калленбах Н.Р., Лу М. (сентябрь 2008 г.). «Гетероспецифический тетрамер лейциновой молнии». Химия и биология. 15 (9): 908–19. Дои:10.1016 / j.chembiol.2008.07.008. ЧВК 7111190. PMID 18804028.
  11. ^ Nijhawan A, Jain M, Tyagi AK, Khurana JP (февраль 2008 г.). «Геномный обзор и анализ экспрессии генов основного семейства факторов транскрипции лейциновой молнии в рисе». Физиология растений. 146 (2): 333–50. Дои:10.1104 / стр.107.112821. ЧВК 2245831. PMID 18065552.
  12. ^ Рейнке А.В., Бэк Дж., Ашенберг О., Китинг А.Э. (май 2013 г.). «Сети белок-белковых взаимодействий bZIP, диверсифицированные за миллиард лет эволюции». Наука. 340 (6133): 730–4. Bibcode:2013Наука ... 340..730р. Дои:10.1126 / science.1233465. ЧВК 4115154. PMID 23661758.
  13. ^ а б Родригес-Мартинес Дж. А., Рейнке А. В., Бхимсария Д., Китинг А. Э., Ансари Аризона (февраль 2017 г.). «Комбинаторные димеры bZIP демонстрируют сложные ландшафты специфичности связывания ДНК». eLife. 6: e19272. Дои:10.7554 / eLife.19272. ЧВК 5349851. PMID 28186491.
  14. ^ а б Симидзу Х., Сато К., Берберих Т., Миядзаки А., Одзаки Р., Имаи Р., Кусано Т. (октябрь 2005 г.). «LIP19, белок лейциновой молнии в основной области, является Fos-подобным молекулярным переключателем в передаче сигналов холода у растений риса». Физиология растений и клеток. 46 (10): 1623–34. Дои:10.1093 / pcp / pci178. PMID 16051676.
  15. ^ Nantel A, Quatrano RS (декабрь 1996 г.). «Характеристика трех основных факторов рисовой молнии / лейциновой молнии, включая два ингибитора ДНК-связывающей активности EmBP-1». Журнал биологической химии. 271 (49): 31296–305. Дои:10.1074 / jbc.271.49.31296. PMID 8940135.
  16. ^ а б Курран, Том; Франца, Б. Роберт (ноябрь 1988 г.). "Фос и джун: Связь AP-1". Клетка. 55 (3): 395–397. Дои:10.1016/0092-8674(88)90024-4. ISSN 0092-8674.
  17. ^ Кенири, Меган; Dearth, Роберт К .; Персанс, Майкл; Парсонс, Рамон (30.06.2014). «Новые рубежи для фактора транскрипции NFIL3 bZIP при раке, метаболизме и за его пределами». Открытия. 2 (2): e15. Дои:10.15190 / d.2014.7. ЧВК 4629104. PMID 26539561.

внешняя ссылка