CAAT 박스

CAAT box
왼쪽 모델은 NF-YC/NF-YB 복합체로서 프로 2(I) 콜라겐 프로모터의 CCAAT 요소가 있다.DNA 백본은 베이스가 표시된 리본(보라색)으로 표시된다.이 모델에 따르면 CCAAT 박스의 가능한 두 위치는 청록색이었다.NF-Y/CCAAT 복합체의 올바른 모델용.NF-YC, NF-YB 및 DNA는 왼쪽 그림과 같이 색상이 지정된 반면, NF-YA는 파란색이다.NF-YA1과 NF-YA2 하위 도메인을 연결하는 링커의 두 가지 대체 위치는 파란색 점선으로 표시된다.NF-YA1과 NF-YA2 인식(텍스트 참조)에 관계된 히스톤 쌍의 이차 구조 요소는 각각 빨간색과 회색으로 라벨링되고 색상이 지정된다.명확성을 위해 CCAAT 펜타뉴클레오티드 베이스만 표시되고 라벨이 붙어 있다.[1]

분자생물학에서 CCAAT 상자(CAAT 상자 또는 CAT 상자라고도 축약됨)는 초기 전사 지점까지 업스트림에서 60–100 베이스로 발생하는 GGCCAATCT 컨센서스 시퀀스를 가진 뉴클레오티드의 구별되는 패턴이다.CAAT 박스는 RNA 전사 인자의 결합 부지에 신호를 보내며, 일반적으로 보존된 합의 순서가 수반된다.이것은 많은 진핵 발기인에서 전사의 기원으로부터 약 영하 70 염기쌍의 불변 DNA 염기서열이다.이 원소를 가지고 있는 유전자는 유전자가 충분한 양으로 옮겨지기 위해 그것을 필요로 하는 것 같다.사실상 모든 세포에서 사용되는 단백질을 암호화하는 유전자가 자주 없다.GC 박스와 함께 이 박스는 일반적인 전사 인자를 결합하는 것으로 알려져 있다.이러한 합의 순서는 모두 규제 추진자에 속한다.완전한 유전자 발현은 전사 활성제 단백질이 규제 추진자 내의 각 모듈에 결합할 때 발생한다.CCAAT 박스 활성화에는 단백질 특정 결합이 필요하다.이러한 단백질은 CCAAT 박스 결합 단백질/CCAAT 박스 결합 인자로 알려져 있다.

CCAAT 상자는 eukaryote 부호화 영역 이전에 자주 발견되는 기능이지만 원핵생물에서는 찾아볼 수 없다.[2]

컨센서스 순서

템플릿 스트랜드의 전사 방향, 컨센서스 순서 또는 가장 빈번한 잔류물의 계산 순서에서 CAAT 박스는 3'-TG ATGG(T/C)(T/C)(A/G)-5'이었다.괄호 사용은 어느 한 베이스가 존재함을 의미하지만, 상대 주파수에 대해서는 명시되지 않았다.예를 들어 "(T/C)"는 티민이나 시토신이 우선적으로 선택된다는 것을 의미한다.[3]메타조아(동물 왕국) 내에서는 핵심 결합 인자(CBF)-DNA 복합체가 CCAAT 결합 모티브 내에서 높은 보존도를 유지하고 있으며, 이 펜타조아 모티브의 측면에 있는 시퀀스도 보존하고 있다.식물에서 CCAAT 모티브(spinach가 실험에 사용됨)는 실제로 CAAT 결합 모티브라는 점에서 메타조아와는 약간 다르다. 프로모터는 펜트아메리카 모티브에서 나온 2개의 C 잔여물 중 하나가 부족하며, 두 번째 C의 인위적인 덧셈은 결합 활동에 큰 영향을 미치지 않는다.일부 시퀀스는 CAAT-box가 완전히 결여되어 있다.둘째로, 식물의 주변 뉴클레오티드는 Bi 등이 결정한 위의 합의 순서와 일치하지 않는다.[4]

핵심 프로모터

CAAT 박스는 핵심 프로모터로 알려진 것으로, 기초 프로모터 또는 단순 프로모터라고도 하며, 특정 유전자의 전사를 시작하는 DNA의 영역이다.특히 CAAT 박스의 경우 이 부위는 초기 전사 부위 또는 일반 전사 인자 복합체가 전사를 시작하기 전에 RNA 중합효소 II와 결합하는 진핵생물 유전자에서 27 염기쌍 이상 떨어져 있지만 업스트림 약 60–100 베이스(5' 끝쪽)에 위치한다.[5][6]이러한 핵심 결합 요소(핵 인자 Y 또는 NF-Y라고도 함)가 CCAAT 모티브에 결합할 수 있는 것은 전사적으로 필수적이다.많은 실험실에서 실험한 결과 CBF 결합의 상실을 야기하는 CCAAT 모티브의 돌연변이도 이러한 촉진자에서의 전사 활동을 감소시킨다는 것을 보여주었으며, CBF-CCAAT 복합체가 최적의 전사 활동에 필수적이라는 것을 시사했다.[3]

바인딩

핵심 결합인자(CBF)와 DNA 복합체를 사용한 실험에서, 연구자들은 CAAT 박스를 넘어 바로 인접한 지역과 CAAT 박스 양쪽에 있는 두 지역의 촉진자의 우선 순위를 결정할 수 있었다.By using PCR-mediated random binding selection process, researchers were able to show that the sequence "3' - (T/C)G ATTGG (T/C)(T/C)(A/G) - 5'" immediately flanking the ATTGG region (CCAAT in the complementary strand) was preferentially selected on the coding strand (opposite of the template strand).[3][7][8]이것은 27개의 무작위 뉴클레오티드가 포함된 올리고뉴클레오티드 염기서열(R1)을 사용하여 나타났으며, 각 면에 정의된 20개의 뉴클레오티드 염기서열로 나란히 표시되었다.ATGG 모티브의 양쪽에 있는 모든 클론에서 단일 뉴클레오티드가 선택되지 않았지만(보완적 스트랜드의 CCAAT) 고주파로 선택된 위치에는 여러 뉴클레오티드가 있었다.위의 시퀀스에서 가장 주목할 만한 것은 ATGG의 5' 끝을 향한 G 잔여물이었다.다른 잔류물도 눈에 띄었지만, 두 개의 잔류물이 갈라져 있다.또한 이 동일한 실험은 ATGG 코어를 포함하고 12 5의 무작위 핵분해물과 10 3의 무작위 핵분해물이 측면에 있는 다른 올리고뉴클레오티드(R2)를 사용할 때 위와 동일한 순서를 산출하였다.이 두 시퀀스 모두 매우 유사하며 여러 실험에서 확인된다.ATGG 모티브에 5' 끝의 아데닌 잔류물(AA) 2개 및 3'끝의 G(A/G)를 곁들인 시퀀스의 경우, CBF-DNA 복합체의 형성을 억제하고 이후 추진자 시퀀스의 1%에서만 발생한 것으로 보인다.[3]다양한 숙주 종의 아데노바이러스의 주요 후기 촉진자(MLP)로 수행된 또 다른 실험에서 CAAT 순서가 부족한 종에서 부분군 C 인간 아데노바이러스의 (MLP)에 중추적인 역할을 한다고 생각되는 CAAT 상자와 CCAAT 순서의 돌연변이가 나타났다.돌연변이 MLP 종의 전사 개시는 CAAT 돌연변이가 있었던 야생형이나 종에 비해 현저하게 감소하였다.CAAT 박스에 의해 전시된 정상적으로 기능하는 아데노바이러스를 복원하지 못한 것은 CAAT 박스가 아데노바이러스 MLP에서 중요한 역할을 하며 다른 전사 요소보다 선호된다는 생각과 일치한다.[9]

CCAAT(공장 내)

이러한 핵심 결합 요인 또는 핵 요인(NF-Y)은 3개의 하위 요소(NF-YA, NF-YB, NF-YC)로 구성된다.동물에서 각각의 NF-Y 하위 단위는 하나의 유전자에 의해 암호화되는 반면에, 구조와 기능 모두에서 식물의 다양화가 있었다.NF-Y 가족은 서브 유닛당 8-39명의 멤버로 구성된다.이러한 다양화의 큰 이유는 유전자 중복과 탠덤 중복 때문인데, 이는 단일 암호화된 동물 핵 요인에 비해 NF-Y의 더 큰 가족 규모에 기여하는 데 도움을 주었다.[10]각 하위 유닛은 진화적으로 보존된 부분(NF-YB의 중심 부분, NF-YB의 중심 부분, NF-YC의 N-단자)을 포함하며, 이 중 70% 이상이 보존된 상태로 남아 있다.그러나 이웃 지역은 일반적으로 보존되어 있지 않다.[6]

NF-YA 서브 유닛

NF-YA 계열은 길이가 가변적인 전사 계수(M. trubcatula의 경우 207 ~ 347개의 아미노산)를 인코딩한다.NF-YA 단백질은 일반적으로 지금까지 조사된 모든 상위 진핵생물에서 강하게 보존된 두 개의 영역으로 특징지어진다.첫 번째 영역(A1)은 NF-YB 및 NF-YC와의 상호작용에서 중요한 것으로 보이는 알파 나선형을 형성하는 20개의 아미노산을 포함한다.두 번째 영역(A2)은 보존된 링커 시퀀스에 의해 A1 영역과 인접해 있으며, 특정 DNA에서 CCAAT 박스 결합에 필수적인 21개의 아미노산 시퀀스다.A1과 A2 영역은 포유류의 C-terminus 쪽으로 보존되지만, NF-YA 하위 단위의 보다 중심적인 영역을 차지한다.식물에서, NF-YA 하위 단위는 오직 레귤러 식물에만 존재하고 뿌리 조직에서 표현되는 기능적 뿌리 기관의 개발을 규제하기 위해 진화했다.아라비독시스 뿌리와 잎에서 가뭄 스트레스 시 상향 조절되는 등 가뭄에 강한 성질을 가진 것으로 나타났다.NF-YA 돌연변이는 기능 상실과 가뭄과 같은 상태에 대한 과민성을 보였으며, 반대로 NF-YA의 과잉진압은 가뭄 저항성을 초래했다.[10]

NF-YB 하위 유닛

그러나 NF-YB 제품군은 NF-YA 하위 유닛과 유사하게 길이가 가변적이지만, 평균적으로 NF-YA 하위 유닛("M. trubcatula"의 90–240 아미노산)보다 훨씬 작다.히스톤 폴드 모티브(HFM)와 유사한 구조와 아미노산 조성이 특징이다.이것은 두 개의 베타 스트랜드 루프 도메인으로 분리된 세 개의 알파-헬리크로 구성되어 있다.NF-YA와 마찬가지로 NF-YB도 과압 시 가뭄 저항성이 향상되고 아라비도피스에서도 개화 촉진 효과가 있는 것으로 나타났다.[10]

NF-YC 서브 유닛

NF-YC 단백질은 NF-YA 단백질과 NF-YB 단백질 사이의 중간 크기(M. trubcatula의 117–292 아미노산)이며 NF-YB 단백질에 만연한 HFM도 포함하고 있다.또한 NF-YC 하위 장치에 대한 단백질 콘스탄스(CO)의 결합에 의해 잠재적으로 그 영향이 조절되는 특정 식물에서 개화 시간(과다압은 더 일찍 개화를 이끈다)에 관여하는 것으로 나타났다.[10]

NF-Y 복합체

식물에서 NF-Y 부호화 유전자의 진화적 변화 때문에, 그들은 이후에 많은 잠재적 변형 복합체를 가지고 있다.예를 들어 아라비도시스에서는 36개의 NF-Y 전사 계수 하위단위(10개의 NF-YA, 13개의 NF-YB 및 13개의 NF-YC 하위단위 포함)가 확인되었으며 이론적으로 1690개의 고유 복합체(각 서브단위 유형 중 하나를 포함)를 형성할 수 있다.물론 이 숫자는 일부 서브유닛이 특정한 결합 패턴을 가지고 있기 때문에 실제로 일어나는 것보다 더 높다.식물에서 NF-Y 부호화 유전자에 대한 기능 분석은 동물 상대와 비교한 진화적 다양화의 결과, 배아 발달, 개화 시간 조절, ER-스트레스, 가뭄 스트레스, 결절 및 뿌리 발달과 같은 다양한 특정한 기능을 획득했음을 보여주었다.이는 NF-Y 복합체의 이론적 조합의 수가 너무 크고 실제로 생성될 수 있는 부분(가능한 모든 상호작용의 10% 미만이 효모 양방향에서 확인됨)[10]이기 때문에, 이들의 능력의 일부에 지나지 않을 수 있다.

CCAAT 강화제 결합 단백질(C/EBP)

CCAAT 결합 모티브의 또 다른 측면은 CCAAT/enhancer 결합 단백질(C/EBPs)이다.이들은 6개 부재(α-α)의 전사 인자의 집단으로, 보존도가 높고 CCAAT 모티브에 묶여 있다.이러한 결합 단백질에 대한 연구는 비교적 최근의 것이지만, 이들의 기능은 세포 증식과 분화, 신진대사, 염증, 면역 등 여러 세포에서 중요한 역할을 하고 있으나, 구체적으로 간세포, 아디프세포, 조혈모세포가 있다.[11]예를 들어, 아디포모세포에서 이것은 생쥐를 대상으로 한 다양한 실험에서 보여졌다: 이러한 C/EBP(C/EBPα 및 C/EBPβ)의 엑토픽 발현이 아디포제 호르몬이 없거나 아디포모세포(또는 지방세포)에 대한 프리아디포모세포의 분화가 없어도 세포의 분화 프로그램을 시작할 수 있었다.또한 이러한 C/EBP(특히 C/EBPΔ)가 과다하면 가속 반응이 발생한다.게다가 C/EBP가 부족한 세포나 C/EBP 결핍 마우스에서는 둘 다 지방생식을 겪을 수 없다.이것은 쥐들이 저혈당증이나 지방 조직의 지질 축적을 감소시키는 결과를 초래한다.[12]C/EBP는 C-terminus의 일반적인 기본-루신 지퍼(bZIP) 영역을 따르고 다른 C/EBP 또는 다른 전사 인자와 함께 조광기를 형성할 수 있다.이 조광화는 C/EBPs가 DNA의 주요 홈에서 팔린드로믹서열을 통해 특별히 DNA에 결합할 수 있게 해준다.그것들은 호르몬, 미토균, 사이토카인, 영양소, 그리고 다른 다양한 요소들을 포함한 다양한 수단을 통해 조절된다.[11]

참고 항목

참조

  1. ^ Romier, Christophe; Cocchiarella, Fabienne; Mantovani, Roberto; Moras, Dino (24 October 2002). "The NF-YB/NF-YC Structure Gives Insight into DNA Binding and Transcription Regulation by CCAAT Factor NF-Y". The Journal of Biological Chemistry. 278 (2): 1336–1345. doi:10.1074/jbc.M209635200. PMID 12401788.
  2. ^ Stedman, Thomas Lathrop (6 December 2005). Stedman's Medical Dictionary, Volume 1 (28th ed.). Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 9780781733908.
  3. ^ a b c d Bi, Weimin; Wu, Ling; Coustry, Francoise; Crombrugghe, Benoit de; Maity, Sankar N. (17 October 1997). "DNA Binding Specificity of the CCAAT-binding Factor CBF/NF-Y". The Journal of Biological Chemistry. 272 (42): 26562–26572. doi:10.1074/jbc.272.42.26562.
  4. ^ Kusnetsov, Victor; Landsberger, Martin; Meurer, Jorg; Oelmuller, Ralf (10 December 1999). "The Assembly of the CAAT-box Binding Complex at a Photosynthesis Gene Promoter Is Regulated by Light, Cytokinin, and the Stage of the Plastids". The Journal of Biological Chemistry. 274 (50): 36009–36014. doi:10.1074/jbc.274.50.36009.
  5. ^ Cammack, Richard; Atwood, Teresa; Campbell, Peter; Parish, Howard; Smith, Anthony; Vella, Frank; Stirling, John (2006). Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology (2 ed.). Oxford University Press. doi:10.1093/acref/9780198529170.001.0001. ISBN 9780198529170.
  6. ^ a b Mantovani, Roberto (18 October 1999). "The molecular biology of the CCAAT-binding factor NF-Y". Gene. 239 (1): 15–27. doi:10.1016/S0378-1119(99)00368-6. PMID 10571030.
  7. ^ Mantovani, Roberto (1998). "A survey of 178 NF-Y binding CCAAT boxes". Nucleic Acids Research. 26 (5): 1135–1143. doi:10.1093/nar/26.5.1135. PMC 147377. PMID 9469818.
  8. ^ Dolfini, Diletta; Zambelli, Federico; Pavesi, Giulio; Mantovani, Roberto (15 December 2009). "A perspective of promoter architecture from the CCAAT box". Cell Cycle. 8 (24): 4127–4137. doi:10.4161/cc.8.24.10240. PMID 19946211.
  9. ^ Song, Byeongwoon; Young, C. S. H. (April 1998). "Functional Analysis of the CAAT Box in the Major Late Promoter of the Subgroup C Human Adenoviruses". Journal of Virology. 72 (4): 3213–3220. PMC 109786. PMID 9525647.
  10. ^ a b c d e Laloum, Tom; De Mita, Stephane; Gamas, Pascal; Baudin, Mael; Niebel, Andreas (March 2013). "CCAAT-box binding transcription factors in plants: Y so many?". Trends in Plant Science. 18 (3): 157–166. doi:10.1016/j.tplants.2012.07.004. PMID 22939172.
  11. ^ a b Ramji, Dpiak P.; Foka, Pelagia (10 May 2002). "Review Article: CCAAT/enhancer-binding proteins: structure, function and regulation". Biochemical Journal. 365 (Pt 3): 561–575. doi:10.1042/BJ20020508. PMC 1222736. PMID 12006103.
  12. ^ Tanaka, T; Yoshida, N; Kishimoto, T; Akira, S (15 December 1997). "Defective adipocyte differentiation in mice lacking the C/EBPbeta and/or C/EBPdelta gene". The EMBO Journal. 16 (24): 7432–7443. doi:10.1093/emboj/16.24.7432. PMC 1170343. PMID 9405372.