DNA與蛋白質(zhì)相互作用結(jié)構(gòu)特征1

第頁及蛋白質(zhì)相互作用的結(jié)構(gòu)特征

7反式作用因子必須及順式作用元件相結(jié)合，才能發(fā)揮其調(diào)節(jié)基因表達(dá)的作用。反式作用因子至少含有三個功能域，即結(jié)合功能域，轉(zhuǎn)錄活性功能域和其它轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合功能域。反式作用因子的結(jié)合功能域具有一些帶共性的結(jié)構(gòu)特征，如同源結(jié)構(gòu)域、堿性亮氨酸拉鏈模體、鋅指模體等。1.螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋模體（（））1.1原核生物模體（）色氨酸阻遏因子和分解產(chǎn)物基因激活蛋白（）均為同二聚體，分子結(jié)構(gòu)中含模體，該模體由兩段α-螺旋和一段β-轉(zhuǎn)角構(gòu)成（但需要另外伸出的第三個α-螺旋才能穩(wěn)定），第二個α-螺旋負(fù)責(zé)識別大溝序列，故稱為識別螺旋（圖103）。圖103模體的分子結(jié)構(gòu)

1031.2真核生物模體（）1.2.1同源異型結(jié)構(gòu)域（）同源異型結(jié)構(gòu)域的氨基酸殘基序列及原核細(xì)胞類似，由三段α-螺旋，環(huán)繞一個疏水核心折疊而成。所不同的是識別螺旋較長，在大溝中的定向有所不同，其典型的結(jié)合位點是盒（圖104）。圖104同源異型結(jié)構(gòu)域的分子結(jié)構(gòu)

1041.2.2模體（）為模體的變體，其結(jié)構(gòu)類似于同源結(jié)構(gòu)域，但其β-轉(zhuǎn)角由5個殘基構(gòu)成，識別螺旋及有較長的接觸面（圖105）。圖105模體的分子結(jié)構(gòu)

1051.2.3側(cè)翼模體（）側(cè)翼模體是α/β變體，由110個保守的氨基酸殘基構(gòu)成α/β識別螺旋，另外兩個翼狀環(huán)結(jié)構(gòu)及相鄰的骨架和小溝相互作用。典型的例子是肝細(xì)胞核因子-3γ（3γ）（圖106）。圖106側(cè)翼模體的分子結(jié)構(gòu)

1061.2.4分解產(chǎn)物基因激活蛋白樣結(jié)構(gòu)域（）真核生物多種轉(zhuǎn)錄激活因子均具有此結(jié)合結(jié)構(gòu)域，但及不同，該結(jié)構(gòu)域是以單體形式及大溝結(jié)合，其結(jié)合靠水介導(dǎo)。典型的例子如轉(zhuǎn)錄因子.1的結(jié)構(gòu)域（圖107）。圖107轉(zhuǎn)錄因子.1的結(jié)構(gòu)域

107.11.2.5P結(jié)構(gòu)域（）該結(jié)構(gòu)域由155~162個氨基酸殘基組成，有兩個獨立的球狀結(jié)構(gòu)域：和。位于的的端，含多個α-螺旋。兩個球狀結(jié)構(gòu)域分別位于雙螺旋兩側(cè)大溝內(nèi)，識別5′3′八聚堿基序列。其中，結(jié)合5′端序列，而結(jié)合3′端序列。典型的例子包括1，1、2、4等（圖108）。圖1081和1中的結(jié)構(gòu)域

108111.2.6成對結(jié)構(gòu)域（）由兩個球形亞結(jié)構(gòu)域組成，及兩個同源異型結(jié)構(gòu)域相似，但不同于，僅端的亞結(jié)構(gòu)域為大溝的識別螺旋。該結(jié)構(gòu)域見于蛋白（）（圖109）。2.堿性亮氨酸拉鏈模體（）2.1堿性區(qū)/亮氨酸拉鏈（,）該模體的末端重復(fù)序列形成左手卷曲螺旋，每間隔7個殘基出現(xiàn)一個亮氨酸，故稱之為亮氨酸拉鏈。模體的末端富含堿性氨基酸殘基（堿性區(qū)），及的大溝特異性結(jié)合。常見的反式作用因子有：、、、4等，它們通常以同二聚體或異二聚體的形式及結(jié)合（圖110）。圖110堿性區(qū)/亮氨酸拉鏈模體的分子結(jié)構(gòu)

1102.2堿性區(qū)/螺旋-環(huán)-螺旋/亮氨酸拉鏈（,）該模體由60~100個保守的氨基酸殘基構(gòu)成，末端為15個殘基組成的堿性區(qū)，緊隨兩個α-螺旋（中間為環(huán)區(qū)）。末端堿性區(qū)至第一個α-螺旋段為特異序列結(jié)合域。常見的反式作用因子有：，，E12，E47，1（圖111）。圖111堿性區(qū)/螺旋-環(huán)-螺旋/亮氨酸拉鏈模體的分子結(jié)構(gòu)

1113.鋅指模體（）3.1C2H2型鋅指（C2H2）由約30個氨基酸殘基組成，序列特征為：2-5122-5。由12個殘基構(gòu)成的α-螺旋，靠2+及相對的β-折疊結(jié)構(gòu)相連。其連續(xù)存在的鋅指模體識別螺旋位于的大溝（圖112~114）。圖112C2H2型鋅指模型

112C2H2圖113小鼠268中的C2H2型鋅指模體

113C2H2268圖114爪蟾ⅢA中的C2H2型鋅指模體

114C2H2ⅢA3.2C4型核受體（C4）C4型核受體鋅指由70~80個氨基酸殘基構(gòu)成，其中包含兩個串聯(lián)的鋅指模體變體；兩個模體之一為α-識別螺旋，另一個模體則是不規(guī)則的環(huán)。C4型核受體鋅指結(jié)構(gòu)中含8個保守的，每4個及2+配位結(jié)合，其特征為4雙環(huán)2+螺旋結(jié)合模體。核受體超家族的成員，如、等，具有C4型核受體鋅指模體。它們通常以同二聚體的形式及相結(jié)合，兩個亞基的α-識別螺旋分別及兩個大溝相結(jié)合，兩個結(jié)合半位點之間間隔3~4（圖115~116）。圖115糖皮質(zhì)激素受體中的C4型鋅指模體

115C4圖116雌激素受體中的C4型鋅指模體

116C4核受體超家族的另一些成員，如，、等，也具有C4型核受體鋅指模體，但其結(jié)合結(jié)構(gòu)域是不對稱異二聚體，及的兩個無間隔的半位點結(jié)合（圖117）。圖117和中的C4型鋅指模體

117C4鋅指模體超家族的成員總結(jié)如表6。表6鋅指模體超家族

64.雙核鋅簇模體（）此雙核鋅簇模體家族成員至少包括45種酵母轉(zhuǎn)錄因子（如4，1），含有28個氨基酸殘基構(gòu)成的結(jié)合結(jié)構(gòu)域，序列特征為：26626。6個保守的殘基及2個2+以配位鍵結(jié)合形成兩個核簇，以同二聚體形式及相結(jié)合（圖118）。圖1184中的雙核鋅簇模體

45.“溴”結(jié)構(gòu)域（）在許多（>100種）轉(zhuǎn)錄因子或轉(zhuǎn)錄共激活/共阻遏因子中存在的螺旋束樣的結(jié)構(gòu)域，稱為“溴”結(jié)構(gòu)域?！颁濉苯Y(jié)構(gòu)域可特異性識別組蛋白的乙?；嚢彼釟埢?，故具有“溴”結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)/酶通常及組蛋白的乙酰化-去乙?；揎椬饔孟嚓P(guān)（圖119~121）。圖119“溴”結(jié)構(gòu)域中的一致性序列

119第八節(jié)原核基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控

81.基本概念（）1.1聚合酶對轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)控（）聚合酶對轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)，就是指聚合酶及啟動子元件相互作用的調(diào)節(jié)。各啟動子的堿基序列不同，及聚合酶的親和力各異，故啟動子存在強(qiáng)弱之分?；虻淖畲筠D(zhuǎn)錄速率依賴于啟動子的堿基序列。1.2調(diào)節(jié)蛋白對轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)控（）至少有三種不同的調(diào)節(jié)蛋白通過作用于而參及轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)。1.2.1特異性因子（）特異性因子通過改變聚合酶及一種或多種啟動子結(jié)合的特異性來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的起始。例如，原核細(xì)胞中聚合酶中的σ亞基。在E.中，至少存在7種不同的σ亞基。它們分別及不同的啟動子識別并結(jié)合，啟動特異的基因轉(zhuǎn)錄。σ70亞基——及典型的啟動子識別并結(jié)合；σ30亞基——及熱休克應(yīng)答相關(guān)基因的啟動子識別并結(jié)合；σ54亞基——及氮代謝相關(guān)基因的啟動子識別并結(jié)合（圖122~123）。圖122大腸桿菌中σ因子對基因表達(dá)的調(diào)控

122E.圖123在不同細(xì)菌中σ因子的數(shù)目不同

1231.2.2阻遏因子（）阻遏因子及其特異的操作子元件（O）識別、結(jié)合并阻斷轉(zhuǎn)錄過程，如阻遏因子。1.2.3激活因子（）激活因子及其特異的元件識別、結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄過程，如。1.3操縱子是轉(zhuǎn)錄調(diào)控的一般模式（a）在原核生物中，功能相關(guān)的若干結(jié)構(gòu)基因成串排列，由同一調(diào)控序列調(diào)控，這種基因的組織形式稱為操縱子（）。操縱子的調(diào)控序列通常由操作子（，O）、啟動子（，P）和阻遏基因（i）等組成（圖124）。圖124乳糖操縱子的組織結(jié)構(gòu)

1242.乳糖操縱子（）2.1乳糖操縱子的負(fù)調(diào)控（）介質(zhì)中葡萄糖量增高→阻遏因子（i）及操作子（O）結(jié)合→阻止結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄（圖125）。圖125乳糖操縱子的負(fù)調(diào)控

125阻遏因子為同四聚體，其結(jié)合結(jié)構(gòu)域含模體，能識別并結(jié)合操作子（O）的回文序列（圖126）。圖126阻遏因子的分子結(jié)構(gòu)

1262.2乳糖操縱子的正調(diào)控（）當(dāng)介質(zhì)中乳糖濃度增高而葡萄糖濃度降低時，可對操縱子產(chǎn)生正調(diào)控。2.2.1由異半乳糖誘導(dǎo)（）乳糖→經(jīng)半乳糖苷酶催化產(chǎn)生異半乳糖→及阻遏因子結(jié)合并誘導(dǎo)其構(gòu)象改變→阻遏因子及操作子（O）解離→促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄。2.2.2由激活（）葡萄糖濃度降低→增高→及結(jié)合而使之激活→激活的及操縱子上的反應(yīng)元件結(jié)合→使雙螺旋穩(wěn)定性降低→促進(jìn)聚合酶及啟動子結(jié)合（圖127）。圖127乳糖操縱子的正調(diào)控

1273.阿拉伯糖操縱子（）阿拉伯糖操縱子由調(diào)節(jié)序列和結(jié)構(gòu)基因組成：①結(jié)構(gòu)基因（）——編碼三個及阿拉伯糖代謝有關(guān)的酶。②調(diào)節(jié)序列——包括：基因——編碼C蛋白；——基因的啟動子；——結(jié)構(gòu)基因的啟動子；結(jié)合位點；4個C蛋白結(jié)合位點——1、2、1和2（圖128）。圖128阿拉伯糖操縱子的結(jié)構(gòu)

1283.1蛋白的自身調(diào)節(jié)（