Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с лейциновых застежек-молний )
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Вид сверху», или диаграмма спирального колеса , лейциновой молнии, где d представляет лейцин , расположенный с другими аминокислотами на двух параллельных альфа-спиралях .

Лейциновая молния (или лейцин ножницы [1] ) является общим трехмерным структурным мотивом в белках. Впервые они были описаны Ландшульцем и сотрудниками в 1988 г. [2], когда они обнаружили, что белок, связывающий энхансер, имеет очень характерный 30-аминокислотный сегмент, и отображение этих аминокислотных последовательностей на идеализированной альфа-спирали выявило периодическое повторение остатков лейцина. в каждой седьмой позиции на расстоянии, охватывающем восемь витков спирали. Было высказано предположение, что полипептидные сегменты, содержащие эти периодические массивы остатков лейцина, существуют в альфа-спиральной конформации, а лейцинбоковые цепи одной альфа-спирали пересекаются с цепями альфа-спирали второго полипептида, облегчая димеризацию.

Лейциновые застежки-молнии представляют собой мотив димеризации класса bZIP (лейциновые застежки основного участка) факторов транскрипции эукариот . [3] Домен bZIP имеет длину от 60 до 80 аминокислот с высококонсервативной основной областью связывания ДНК и более разнообразной областью 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. Их также можно аннотировать просто как ZIP, а ZIP-подобные мотивы были обнаружены в белках, отличных от факторов транскрипции, и, как полагают, являются одним из основных белковых модулей для белок-белковых взаимодействий . [5]

Последовательность и структура [ править ]

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

Лейциновая молния создается путем димеризации двух определенных мономеров альфа-спирали, связанных с ДНК. Лейциновая молния образована амфипатическимвзаимодействие 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. Гидрофобная сторона спираль образует димер с самими собой или другой подобной спиралью, похоронив неполярный аминокислот от растворителя. Гидрофильная сторона спирали взаимодействует с водой в растворителе.

Мотивы лейциновой молнии считаются подтипом спиральных спиралей , которые построены двумя или более альфа-спиралями, намотанными друг на друга, образуя 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 из трех и четырех остатков составляют гептадные повторы, в которых аминокислоты обозначены от «до g». [6] Хотя остатки в положениях a и d обычно гидрофобны 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 положении d гептадного повтора. Эти остатки упаковываются друг против 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 объединяться в пары, образуя гетеродимерную лейциновую застежку. С неполярными аминокислотными остатками в положении e или g гетеротетрамер, состоящий из 2 различных лейциновых застежек-молний, ​​может быть создан in vitro, что означает, что общая гидрофобность поверхности взаимодействия и ван-дерваальсовое взаимодействие могут изменять организацию спиральных спиралей. и играют роль в образовании гетеродимера лейциновой молнии. [10]

Специфическое связывание белков bZIP с ДНК [ править ]

BZIP взаимодействует с ДНК через основные аминовые остатки (см. Основные аминокислоты в ( предоставленная таблица (сортировка по pH)) определенных аминокислот в «основном» домене, таких как лизины и аргинины . Эти основные остатки взаимодействуют в основном бороздка ДНК, формирующая специфичные для последовательности взаимодействия. Механизм регуляции транскрипции белками bZIP был подробно изучен. Большинство белков bZIP проявляют высокую аффинность связывания с мотивами ACGT, которые включают CACGTG (G-бокс), GACGTC (C-бокс) , TACGTA (поле A), AACGTT (поле T) 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 обладают сложной специфичностью связывания ДНК.. При объединении 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 димеры 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 bZIP для регулирования транскрипционной активности . [14] [15]

Биология [ править ]

Регуляторные белки лейциновой молнии включают c-fos и c-jun (фактор транскрипции AP1), важные регуляторы нормального развития [16], а также члены семейства myc , включая myc , max 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 [ править ]

BZIP-содержащий белок, регулируемый интерлейкином 3 ядерного фактора ( NFIL3 ), является репрессором транскрипции, который играет множество ролей в регулировании 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 застежки-молнии, которая опосредует гомо- и гетеродимеризацию.

Экспрессия гена Nfil3 изменяется вместе с циркадным циклом, а NFIL3, как фактор репрессии, регулирует циркадный ритм. NFIL3 конкурирует с белком, связывающим промотор альбумина с сайтом D активатора транскрипции ( DBP ), за связывание с элементами D-бокса в ДНК, которые являются одним из консенсусных сайтов циркадных факторов транскрипции. DBP является еще одним белком bZIP и демонстрирует портфель уровней экспрессии, противоположный NFIL3. Когда уровень NFIL3 высок, гены, находящиеся под контролем элементов D-бокса, будут репрессированы. Избыточная экспрессия Nfil3 укорачивает циркадный цикл.

NFIL3 влияет на выживаемость клеток и участвует в онкогенезе. Показано, что NFIL3 является фактором выживания, который препятствует апоптотической гибели 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 гистондеацетилазой2 ( HDAC2 ) и репрессирует проапоптотические гены, такие как член суперсемейства лиганда фактора некроза опухоли 10 ( TRAIL ) и член суперсемейства рецепторов TNF 6 (FAS), чтобы предотвратить апоптоз. NFIL3 также может препятствовать апоптозу в раковых клетках путем связывания с ДНК и блокировать 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 регенерационным потенциалом, что позволяет контролировать рост клеток. Экспрессия Nfil3 индуцируется фосфорилированным белком, связывающим элемент ответа цАМФ ( 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 для противодействия эффект 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. Он необходим для естественных клеток-киллеров и жизненно важен для развития и функционирования других иммунных клеток, включая, помимо прочего, противовоспалительный ответ в хелперных Т-клетках , выработку IgE из В-клеток, созревание дендритных клеток CD8a и праймирование CD8 + T. клетки. [17]

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Glick DM (1997). Глоссарий биохимии и молекулярной биологии . Портленд Пресс. ISBN 978-1-85578-088-0. "ножницы для стрижки волос"
  2. ^ a b 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 : 1988Sci ... 240.1759L . DOI : 10.1126 / science.3289117 . PMID 3289117 . 
  3. ^ Винсон CR, Sigler PB, МакНайт SL (ноябрь 1989). «Модель с ножницами для распознавания ДНК семейством белков лейциновой молнии». Наука . 246 (4932): 911–6. Bibcode : 1989Sci ... 246..911V . DOI : 10.1126 / science.2683088 . PMID 2683088 . 
  4. ^ a b E ZG, Zhang YP, Zhou JH, Wang L (апрель 2014 г.). «Мини-обзор роли семейства генов bZIP в рисе» . Генетика и молекулярные исследования . 13 (2): 3025–36. DOI : 10.4238 / 2014.April.16.11 . PMID 24782137 . 
  5. ^ Hakoshima, Т. (2005). "Лейциновые молнии". Энциклопедия наук о жизни . DOI : 10.1038 / npg.els.0005049 . ISBN 0470016175.
  6. ^ Hodges RS, Sodek Дж, Смилли LB, Jurasek L (1973). «Тропомиозин: аминокислотная последовательность и структура спиральной спирали». Симпозиумы Колд-Спринг-Харбор по количественной биологии . 37 : 299–310. DOI : 10.1101 / SQB.1973.037.01.040 . ISSN 0091-7451 . 
  7. ↑ Crick FH (сентябрь 1953 г.). «Упаковка α-спиралей: простые намотки» . Acta Crystallographica . 10 (6 (8-9)): 689–97. DOI : 10.1107 / s0365110x53001964 .
  8. ^ Mason JM, Арндт К. (февраль 2004). «Спиральные домены: стабильность, специфичность и биологические последствия». ChemBioChem . 5 (2): 170–6. DOI : 10.1002 / cbic.200300781 . PMID 14760737 . 
  9. ^ Крылов D, Винсон CR (2001). «Лейциновая молния». Энциклопедия наук о жизни . DOI : 10.1038 / npg.els.0003001 . ISBN 0470016175.
  10. Перейти ↑ Deng Y, Liu J, Zheng Q, Li Q, Kallenbach NR, Lu M (сентябрь 2008 г.). «Гетероспецифический тетрамер лейциновой молнии» . Химия и биология . 15 (9): 908–19. DOI : 10.1016 / j.chembiol.2008.07.008 . PMC 7111190 . PMID 18804028 .  
  11. ^ Nijhawan A, Jain M, Tyagi А.К., Khurana JP (февраль 2008). «Геномный обзор и анализ экспрессии генов основного семейства факторов транскрипции лейциновой молнии в рисе» . Физиология растений . 146 (2): 333–50. DOI : 10.1104 / pp.107.112821 . PMC 2245831 . PMID 18065552 .  
  12. ^ Рейнке AW, Пэк J, Ashenberg O, Keating AE (май 2013). «Сети белок-белковых взаимодействий bZIP разнообразились за миллиард лет эволюции» . Наука . 340 (6133): 730–4. Bibcode : 2013Sci ... 340..730R . DOI : 10.1126 / science.1233465 . PMC 4115154 . PMID 23661758 .  
  13. ^ a b Родригес-Мартинес JA, Reinke AW, Bhimsaria D, Keating AE, Ansari AZ (февраль 2017 г.). «Комбинаторные димеры bZIP демонстрируют сложные ландшафты специфичности связывания ДНК» . eLife . 6 : e19272. DOI : 10.7554 / eLife.19272 . PMC 5349851 . PMID 28186491 .  
  14. ^ a b Симидзу Х., Сато К., Берберих Т., Миядзаки А., Одзаки Р., Имаи Р., Кусано Т. (октябрь 2005 г.). «LIP19, белок лейциновой молнии основной области, является Fos-подобным молекулярным переключателем в передаче сигналов холода от растений риса» . Физиология растений и клеток . 46 (10): 1623–34. DOI : 10.1093 / PCP / pci178 . PMID 16051676 . 
  15. ^ Nantel A, Куатрано RS (декабрь 1996). «Характеристика трех основных факторов риса / лейциновой молнии, включая два ингибитора ДНК-связывающей активности EmBP-1» . Журнал биологической химии . 271 (49): 31296–305. DOI : 10.1074 / jbc.271.49.31296 . PMID 8940135 . 
  16. ^ a b Курран, Том; Франца, Б. Роберт (ноябрь 1988 г.). «Фос и Джун: Связь AP-1» . Cell . 55 (3): 395–397. DOI : 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. DOI : 10.15190 / d.2014.7 . PMC 4629104 . PMID 26539561 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Лейцин + молнии в Национальной медицинской библиотеке США по предметным заголовкам по медицинским предметам (MeSH)