DNA결합도메인

DNA-binding domain

DNA결합도메인(DBD)은 2가닥 또는 1가닥의 DNA를 인식하는 적어도 1개의 구조 모티브를 포함하는 독립적으로 접힌 단백질도메인입니다.[1]DBD는 특정 DNA 배열(인식 배열)을 인식하거나 DNA에 대한 일반적인 친화성을 가질 수 있습니다.일부 DNA 결합 도메인은 또한 접힌 구조에 핵산을 포함할 수 있다.

기능.

단백질의 맥락에서 DNA 결합 도메인의 예.Lac 억제제의 N 말단 DNA 결합 도메인(라벨 부착)은 C 말단 조절 도메인(라벨 부착)에 의해 조절된다.조절 영역은 알로스테릭 이펙터 분자(녹색)와 결합합니다.단백질의 알로스테릭 반응은 링커 [2]영역을 통해 조절 도메인에서 DNA 결합 도메인으로 전달된다.

하나 이상의 DNA 결합 도메인은 종종 다른 기능을 가진 추가적인 단백질 도메인으로 구성된 더 큰 단백질의 일부이다.추가 도메인은 종종 DNA 결합 도메인의 활동을 조절합니다.DNA 결합의 기능은 구조적이거나 전사 조절을 수반하며, 때때로 두 가지 역할이 겹친다.

DNA 구조와 관련된 기능을 가진 DNA 결합 도메인은 메틸화와 같은 DNA 복제, 복구, 저장 및 수정에서 생물학적 역할을 한다.

유전자 발현 조절에 관여하는 많은 단백질은 DNA 결합 도메인을 포함한다.예를 들어, DNA와 결합함으로써 전사를 조절하는 단백질은 전사인자라고 불립니다.대부분의 세포 신호 전달의 최종 산출물은 유전자 조절이다.

DBD는 DNA 염기서열 특이적 또는 비 염기서열 특이적 방식으로 DNA의 뉴클레오티드와 상호작용하지만, 비 염기서열 특이적 인식도 단백질과 DNA 사이의 분자보완성을 포함한다. DBD에 의한 DNA 인식은 DNA의 주요 또는 작은 홈 또는 당-인산 DNA 백본에서 일어날 수 있다.DNA의 경구).각각의 특정 유형의 DNA 인식은 단백질의 기능에 맞춰져 있다.예를 들어, DNA 절단 효소 DNAse I은 DNA를 거의 무작위로 절단하므로 비배열 특이적인 방식으로 DNA에 결합해야 한다.하지만, 그럼에도 불구하고, DNAe I은 특정한 3D DNA 구조를 인식하고, DNA 발자국이라고 불리는 기술에 의해 DNA 인식을 연구하는데 유용할 수 있는 다소 특정한 DNA 분열 패턴을 생성합니다.

많은 DNA 결합 도메인은 특정 유전자를 활성화하는 전사 인자의 DBD 또는 제한 효소 및 텔로머라아제처럼 특정 부위에서 DNA를 수정하는 효소의 DBD와 같은 특정 DNA 서열을 인식해야 한다.DNA 메이저 그루브의 수소 결합 패턴은 DNA 마이너 그루브보다 덜 퇴화되어 배열 특이적 DNA 인식을 위한 더 매력적인 부위를 제공한다.

DNA 결합 단백질의 특이성은 겔 전기영동, 분석적 초원심응고, 열량측정, DNA 돌연변이, 단백질 구조 돌연변이 또는 변형, 핵자기 공명, X선 결정학, 표면 플라즈몬 공명, 전자상 자기 공명, c와 같은 많은 생화학 및 생물물리학 기술을 사용하여 연구될 수 있다.로스 링크 및 마이크로스케일 열영동(MST).

게놈의 DNA결합단백질

참고 항목: DNA 결합 단백질

각 게놈의 유전자 중 많은 부분이 DNA 결합 단백질을 암호화한다(표 참조).그러나, 소수의 단백질 패밀리만이 DNA 결합을 가지고 있다.예를 들어, 인간 단백질 약 20,000개 중 약 750개의 아연 손가락 [3]단백질을 포함하여 2000개 이상이 "DNA 결합"이다.

종. DNA결합단백질[4] DNA결합패밀리[4]
아라비도시스탈리아나(갈매기) 4471 300
사카로미세스 세레비시아에(이음) 720 243
케노하브디티스 엘레강스(벌레) 2028 271
드로소필라멜라노가스터(초파리) 2620 283

종류들

나선형 나선형

주요 기사:나선형 나선형

원래 박테리아에서 발견된 나선-돌기-나선 모티브는 일반적으로 억제 단백질에서 발견되며 약 20개의 아미노산 길이입니다.진핵생물에서 호메오도메인은 2개의 나선형으로 구성되며, 그 중 하나는 DNA(일명 인식 나선)를 인식한다.그것들은 발달 과정을 조절하는 단백질에서 흔하다.

아연손가락

주요 기사 : 아연 핑거
DNA(아래)에 결합된 글루코콜티코이드 수용체(위)의 DBD를 포함한 아연 핑거의 이합체 결정구조(PDB: 1R4O).아연 원자는 회색 구체로 표현되며, 좌표 시스테인 측쇄는 스틱으로 표현된다.

아연 손가락 도메인은 주로 진핵생물에서 발견되지만, 박테리아에서 [5]몇 가지 예가 발견되었습니다.아연 핑거 도메인은 일반적으로 23~28개의 아미노산 사이이며 아연 이온을 일정한 간격의 아연배위 잔기(히스티딘 또는 시스테인)로 조정함으로써 안정화된다.가장 일반적인 아연 핑거(Cys2His2)는 단일 아연 이온을 조정하며, 인식 나선과 2 가닥 베타 시트로 구성된다.[6]전사인자에서는, 이러한 도메인은 어레이(통상, 짧은 링커 시퀀스에 의해서 분리됨)에 있는 경우가 많아, DNA에 결합하면, 인접 손가락이 3 베이스 페어 간격으로 간격을 두고 있습니다.

류신 지퍼

주요 기사:류신 지퍼

기본 류신 지퍼(bZIP) 도메인은 주로 진핵생물에서 발견되며 박테리아에 제한적으로 존재한다.bZIP 도메인은 7번째 아미노산마다 류신이 있는 알파 나선을 포함한다.만약 두 개의 나선형이 서로 발견되면, 두 개의 단백질이 이량화되도록 하면서, 류신은 지퍼 안에서 이빨처럼 상호작용할 수 있습니다.DNA와 결합할 때, 염기성 아미노산 잔류물은 나선이 주요 홈에 있는 동안 당-인산 골격에 결합한다.그것은 유전자 발현을 조절한다.

날개나선

약 110개의 아미노산으로 구성된 날개 달린 나선(WH) 도메인은 4개의 나선과 2개의 가닥 베타 시트를 가지고 있습니다.

날개나선

날개 달린 나선 나선 나선형(wHTH) 도메인 SCOP 46785는 일반적으로 85-90 아미노산 길이이다.3 나선형 번들과 4 스트랜드 베타 시트(윙)로 구성됩니다.

나선-루프

기본 나선-루프-헬릭스(bHLH) 도메인은 일부 전사 인자에서 발견되며 루프로 연결된 2개의 알파 나선(α-헬릭스)으로 특징지어집니다.한 나선은 일반적으로 더 작고 루프의 유연성 때문에 다른 나선에 대해 접고 패킹함으로써 이량화를 가능하게 한다.더 큰 나선은 일반적으로 DNA 결합 영역을 포함합니다.

HMG 박스

HMG 박스 도메인은 복제 및 전사와 같은 다양한 DNA의존적 과정에 관여하는 높은 이동성 그룹 단백질에서 발견됩니다.그들은 또한 [7][8]굴곡을 유도함으로써 DNA의 유연성을 변화시킨다.도메인은 루프로 분리된 3개의 알파 헬리크로 구성됩니다.

Wor3 도메인

칸디다 알비칸의 White-Opaque Regulator 3(Wor3)의 이름을 딴 Wor3 도메인은 이전에 설명한 대부분의 DNA 결합 도메인보다 더 최근에 발생했으며 소수의 곰팡이로 [9]제한되었다.

OB폴드 도메인

OB-fold는 원래 올리고뉴클레오티드/올리고당 결합 특성 때문에 이름이 붙여진 작은 구조적 모티브이다.OB형 도메인의 길이는 70~[10]150개의 아미노산 범위이다.OB폴드는 단가닥 DNA와 결합하기 때문에 단가닥 결합 [10]단백질이다.

OB-폴드 단백질은 DNA 복제, DNA 재조합, DNA 복구, 전사, 번역, 콜드 쇼크 반응, 텔로미어 [11]유지에 중요한 것으로 확인되었다.

비일상적인.

면역글로불린주름

면역글로불린 도메인(InterPro: IPR013783)은 큰 연결 루프를 가진 베타 시트 구조로 구성되며, 이는 DNA 주요 홈 또는 항원을 인식하는 역할을 한다.보통 면역 글로불린 단백질에서 발견되며, 사이토카인 경로의 Stat 단백질에도 존재합니다.이것은 사이토카인 경로가 비교적 최근에 진화하여 자체적인 시스템을 만드는 것이 아니라 이미 기능적인 시스템을 사용했기 때문일 수 있다.

B3 도메인

B3 DBD(InterPro: IPR003340, SCOP 117343)는 고등 식물의 전사인자 및 제한핵산 분해효소 EcoRII 및 BfiI에서만 발견되며 일반적으로 100-120개의 잔류물로 구성된다.이것은 7개의 베타 시트와 2개의 알파 나선형 DNA 결합 의사 바렐 단백질 접힘을 형성합니다.

TAL 이펙터

TAL 이펙터는 크산토모나스속 세균성 식물 병원균에서 발견되며 세균독성, 증식 및 [12]전파를 촉진하기 위해 숙주 식물의 유전자를 조절하는 데 관여한다.탠덤 33-35 잔류 반복의 중심 영역을 포함하고 각 반복 영역은 TAL의 결합 부위에 [13][14]단일 DNA 베이스를 암호화한다.반복 내에서 DNA 염기에만 직접 접촉하여 배열 특이성을 결정하고, 다른 위치는 DNA 골격과 접촉하여 DNA 결합 [15]상호작용을 안정화시킨다.어레이 내의 각 반복은 쌍을 이루는 알파 나선 형태를 취하며, 전체 반복 배열은 DNA 이중 나선을 감싸는 오른손 초나선을 형성합니다.TAL 이펙터 리피트 어레이는 DNA 결합에 따라 수축하는 것으로 나타났으며, 코어 TAL 이펙터 리피트 [16]어레이의 고유한 리피트 유닛 N 말단에서 티민 인식에 성공하는 것으로 시작하는 길쭉한 TAL이 DNA 주위에서 수축하기 시작하는 2가지 상태 탐색 메커니즘이 제안되었다.관련 단백질은 세균성 식물 병원체 랄스토니아 솔라나세륨,[17] 곰팡이 내심비온트 버크홀드리아 뿌리옥시카[18] 및 아직 확인되지 않은 2개의 해양 [19]미생물에서 발견된다.DNA 결합 코드와 반복 배열의 구조는 이러한 그룹 간에 보존되며, 이를 총칭하여 TALE-likes라고 합니다.

RNA유도성

Streptoccus pyogenes의 CRISPR/Cas 시스템은 표적 DNA [21]부위에 대한 염기쌍 상보성을 가진 가이드 RNA의 단순한 공학을 통해 자연 및 인공 진핵생물 촉진제에게 활성화와[20] 억제를 모두 지시하도록 프로그래밍될 수 있다.Cas9은 맞춤형 RNA 유도 DNA 결합 플랫폼으로 사용할 수 있다.도메인 Cas9은 관심 규제 영역(예: 활성화, 억제 또는 후생 이펙터) 또는 게놈 엔지니어링 [22][23]생물학을 위한 다목적 도구로서 핵산가수분해효소 도메인을 사용하여 기능화할 수 있다.다른 유도 RNA를 사용하여 여러 개의 위치를 목표로 합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크