Leucine dragkedja - Leucine zipper
En leucin-dragkedja (eller leucinsax ) är ett vanligt tredimensionellt strukturmotiv i proteiner. De beskrevs först av Landschulz och medarbetare 1988 när de fann att ett förstärkande bindande protein hade ett mycket karakteristiskt 30-aminosyrasegment och visningen av dessa aminosyrasekvenser på en idealiserad alfa-helix avslöjade en periodisk upprepning av leucinrester vid var sjunde position över ett avstånd som täcker åtta spiralformade varv. De polypeptidsegment som innehåller dessa periodiska uppsättningar av leucinrester föreslogs för att existera i en alfa-helikal konformation och de leucin -sidokedjor från en alfahelix interdigitate med de från alfahelixen i en andra polypeptid, vilket underlättar dimerisering.
Leucin-dragkedjor är ett dimeriseringsmotiv i bZIP- klassen (Basic-region leucin-dragkedja) av eukaryota transkriptionsfaktorer . BZIP -domänen är 60 till 80 aminosyror i längd med en mycket konserverad DNA -bindande basregion och en mer diversifierad leucin -dragkedjedimereringsregion. Lokaliseringen av leucinerna är avgörande för DNA -bindningen till proteinerna. Leucin -dragkedjor finns i både eukaryota och prokaryota regulatoriska proteiner, men är huvudsakligen en egenskap hos eukaryoter. De kan också antecknas helt enkelt som ZIP-filer, och ZIP-liknande motiv har hittats i andra proteiner än transkriptionsfaktorer och anses vara en av de allmänna proteinmodulerna för protein-protein-interaktioner .
Sekvens och struktur
Leucin -dragkedja skapas genom dimerisering av två specifika alfa -helix -monomerer bundna till DNA. Leucin -dragkedjan bildas av amfipatisk interaktion mellan två ZIP -domäner. ZIP-domänen finns i alfa-helixen för varje monomer och innehåller leuciner eller leucinliknande aminosyror. Dessa aminosyror är åtskilda i varje regions polypeptidsekvens på ett sådant sätt att när sekvensen lindas i en 3D-alfa-helix, leucinresterna radas upp på samma sida av spiralen. Denna region av alfa-helixen som innehåller leucinerna som ställs upp kallas en ZIP-domän och leuciner från varje ZIP-domän kan svagt interagera med leuciner från andra ZIP-domäner, vilket reversibelt håller sina alfa-helixer ihop (dimerisering). När dessa alfa -spiraler dimererar bildas dragkedjan. Den hydrofoba sidan av spiralen bildar en dimer med sig själv eller en annan liknande spiral, och begraver de opolära aminosyrorna bort från lösningsmedlet . Den hydrofila sidan av spiralen interagerar med vattnet i lösningsmedlet.
Leucin -dragkedjemotiv betraktas som en undertyp av lindade spolar , som byggs av två eller flera alfa -spiraler som lindas runt varandra för att bilda en supercoil . Upprullade spolar innehåller upprepningar med 3- och 4-rester vars hydrofobicitetsmönster och restkomposition är kompatibel med strukturen hos amfipatiska alfa-helixer. De alternerande tre- och fyra-restsekvenselementen utgör heptadrepetitioner där aminosyrorna betecknas från a till g. Medan rester i positionerna a och d generellt är hydrofoba och bildar ett sicksackmönster av knoppar och hål som förenas med ett liknande mönster på en annan sträng för att bilda en tätt passande hydrofob kärna, är rester i positioner e och g laddade rester som bidrar till den elektrostatiska samspel.
När det gäller leucin -dragkedjor är leuciner dominerande vid d -positionen för heptadrepetitionen. Dessa rester packar mot varandra varannan varv av alfa-helixerna, och det hydrofoba området mellan två spiraler kompletteras med rester vid a-positionerna, som också ofta är hydrofoba. De kallas spolade spolar om de inte har visat sig vara viktiga för proteinfunktionen. Om så är fallet kommenteras de i underavsnittet "domän", vilket skulle vara bZIP -domänen.
Två olika typer av sådana a-spiraler kan paras ihop för att bilda en heterodimer leucin-dragkedja. Med apolära aminosyrarester antingen i e- eller g-positionen kan en heterotetramer som består av 2 olika leucin-dragkedjor genereras in vitro, vilket innebär att den totala hydrofobiciteten hos interaktionsytan och van der vaals-interaktionen kan förändra organisationen av lindade spolar och spela en roll vid bildandet av leucin -blixtlås -heterodimer.
Specifik bindning mellan bZIP -proteiner och DNA
BZIP interagerar med DNA via basiska aminrester (se basiska aminosyror i ( med tabell (sortera efter pH)) för vissa aminosyror i den "basiska" domänen, såsom lysiner och argininer . Dessa basiska rester interagerar i majoren DNA- spår , som bildar sekvensspecifika interaktioner. Mekanismen för transkriptionell reglering av bZIP-proteiner har studerats i detalj De flesta bZIP-proteiner visar hög bindningsaffinitet för ACGT-motiven, som inkluderar CACGTG (G-box), GACGTC (C-box) , TACGTA (A box), AACGTT (T box) och ett GCN4 -motiv, nämligen TGA (G/C) TCA. BZIP -heterodimererna finns i en mängd olika eukaryoter och är vanligare hos organismer med högre evolutionskomplexitet. Heterodimera bZIP -proteiner skilja sig från homodimera bZIP och från varandra i protein-proteininteraktion affinitet. Dessa heterodimerer uppvisar komplexa DNA-bindande specificitet . i kombination med en annan partner, de flesta av de bZIP paren binder till DNA-sekvenser som varje enskild partner föredrar. i vissa c aser kan dimerisering av olika bZIP -partner ändra DNA -sekvensen som paret riktar sig till på ett sätt som inte kunde förutspås baserat på preferenserna för varje partner ensam. Detta tyder på att bZIP -transkriptionsfaktorer som heterodimerer kan ändra sina preferenser för vilken plats de riktar sig mot i DNA: t. Förmågan hos bZIP -domänbildande dimerer med olika partners expanderar kraftigt de platser på genomet som bZIP -transkriptionsfaktorer kan binda till och från vilka de kan reglera genuttryck.
Ett litet antal bZIP -faktorer som OsOBF1 kan också känna igen palindromiska sekvenser . De andra, inklusive LIP19, OsZIP-2a och OsZIP-2b, binder dock inte till DNA-sekvenser. Istället bildar dessa bZIP -proteiner heterodimerer med andra bZIP för att reglera transkriptionella aktiviteter .
Biologi
Leucin-blixtlåsreglerande proteiner inkluderar c-fos och c-jun (AP1-transkriptionsfaktorn), viktiga regulatorer för normal utveckling, såväl som myc-familjemedlemmar inklusive myc , max och mxd1 . Om de överproduceras eller muteras i ett livsviktigt område kan de orsaka cancer .
BZIP -innehållande transkriptionsfaktorer reglerar olika biologiska processer
Det bZIP-innehållande Nuclear factor interleukin 3-reglerade proteinet ( NFIL3 ) är en transkriptionsrepressor som spelar flera roller för att reglera olika biologiska processer. NFIL3-proteinet har 462 aminosyror inklusive en b-ZIP-domän. Den N-terminala delen av domänen innehåller det grundläggande motivet, som direkt binder till DNA. Den C-terminala delen av b-ZIP-domänen innehåller en amfipatisk leucin-blixtlåsregion, som förmedlar homo- och hetero-dimerisering.
Uttrycket av Nfil3 -genen förändras tillsammans med dygnscykeln och NFIL3, som en repressionsfaktor, reglerar dygnsrytmen. NFIL3 konkurrerar med transkriptionsaktivatorn D -platsalbuminpromotorbindande protein ( DBP ) i bindning med D -boxelementen i DNA, som är en av de dygnet -runt -transkriptionsfaktorkonsensusställena. DBP är ett annat bZIP -protein och visar en motsatt portfölj av uttrycksnivå än NFIL3. När NFIL3 -nivån är hög kommer gener som är under kontroll av D -boxelementen att undertryckas. Överuttryck av Nfil3 förkortar dygnscykeln .
NFIL3 påverkar cellöverlevnad och involverar i onkogenes. NFIL3 har visat sig vara en överlevnadsfaktor som hindrar apoptotisk celldöd i många celltyper och leder till onkogenes. Hög uttrycksnivå för NFIL3 visas associerad med bröstcancer. I cancerceller associerar NFIL3 med Histone deacetylase2 ( HDAC2 ) och undertrycker pro-apoptotiska gener såsom tumörnekrosfaktorligand superfamiljmedlem 10 ( TRAIL ) och TNF-receptorsuperfamiljmedlem 6 (FAS) för att förhindra apoptos. NFIL3 kan också hindra apoptos i cancerceller genom att binda till DNA och blockera åtkomst av transkriptionsfaktor Forkhead box O1 ( FOXO1 ) till celldödsgener, vilket undergräver cellcykeln och främjar onkogenes. Vid tjocktarmscancer kan NFIL3 också blockera rekryteringen av en annan typ av transkriptionsfaktorer, Proline Acid Rich (PAR) proteiner.
NFIL3 fungerar som en repressor för neuronregenerationsassocierade gener. Nfil3 uttrycks i neuronceller med regenereringspotential för att hålla celltillväxt under kontroll. Uttryck av Nfil3 induceras av fosforylerat cAMP-responselementbindande protein ( CREB ), och NFIL3-proteinet konkurrerar i sin tur om bindningsställen som delas med CREB och CCAAT/Enhancer Binding Protein ( CEBP ), som nedreglerar målgener för CREB och CEBP för att motverka effekten av cAMP -signalering. Samtidigt binder NFIL3 till sin egen promotor för att undertrycka sitt eget uttryck, vilket skapar en negativ feedbackreglering av neuronregenerering.
NFIL3 befinner sig också vara viktigt inom immunologi. Det krävs för naturliga mördarceller och är avgörande för utveckling och funktion av andra immunceller, inklusive men inte begränsat till antiinflammatoriskt svar i T-hjälparceller , produktion av IgE från B-celler, mognad av CD8a-dendritiska celler och priming av CD8+ T celler.
Referenser
externa länkar
- Leucine+dragkedjor på US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)