反式作用因子( trans-acting factor)及其相关的独特结构域
反式作用因子( trans-acting factor)真核细胞内含有大量的序列特异性的 DNA结合蛋白,其中一些蛋白的主要功能是使基因开放或关闭,称为反式作用因子( trans-acting factor) ,简称反式因子,也称为基因特异性转录因子(gene specific transcription factors) ,这是一类细胞核内蛋白质因子。在结构上含有与DNA结合的结构域,是结合特异的DNA序列所必需。
反式作用因子在细胞中的数量很低,大约每3000个核小体中有一个分子,或每个哺乳类细胞中104左右。这些蛋白质识别特定的DNA 序列(通常8~15个核昔酸) ,与DNA结合后,可 以促进(正调控)或抑制(负调控)一个邻近基因的转录。在多细胞有机体中,不同的细胞类型具有不同的反式作用因子群体,引起每一细胞类型表达不同的成套基因。
反式作用因子具有三个基本特征①一般具有三个功能结构域: DNA结合域(DNAbinding domain) ,转录活性域,结合其他蛋白的结合域。这些功能区含有几十到几百个氨基酸残基;②能识别并结合基因调控区中的顺式作用元件;③对基因表达有正性和负性调控作用,即 激活和阻遏基因的表达。
反式作用因子的DNA结合域
1)锌指结构借助半胱氨酸和组氨酸与锌离子结合:锌指结构(zinc finger motif)是盖在结合 DNA的结构域中含有较多的半脱氨酸(Cys)和组氨酸(His)的区域,借肽链的弯曲使2个Cys和 2个His或4个Cys与一个锌离子络合成的指状结构。具有锌指结构的反式因子,都含有几个相同的指结构。如转录因子TFlllA,肤链的指结构域含有9个指, TFlllA依赖9个指结构与相应 的DNA序列(5S rRNA基因的内调控区域,有45bp)结合,每个指结构的指尖部分可以进入 DNA双螺旋的大沟或小沟。TFlllA的竣基端部分不具有指结构,功能是与RNA聚合酶lll和其 他的转录因子相互作用。
2)同源结构域具有螺旋-回折-螺旋结构:许多反式作用因子结合DNA的结构域中具有一段相同的保守序列,是60个左右氨基酸组成的螺旋一回折一螺旋(helix-turn-helix)结构的区域,称为同源结构域(homeodomain, HD) ,简称同源域。其中碱性和疏水性氨基酸是比较保守的。螺旋区域能进入DNA双螺旋的大沟,与碱基结合。
3)亮氨酸拉链结构使两个单体结合并形成DNA结合域:有些反式作用因子结合DNA结构域中有一段约由30个氨基酸组成的核心序列,每隔6个氨基酸残基有规律的出现1个亮氨酸残基,能形成两性α螺旋( amphipathicαhelix)。在螺旋的一侧以带电荷的氨基酸残基(如Arg、 Gln、Asp等)为主,具有亲水性,而另一侧是排列成行的亮氨酸,具有疏水性,称为亮氨酸拉链区。在此区的N-端富含碱性氨基酸,两个具有亮氨酸拉链区的单体以疏水力相互作用形成亮氨酸拉链(leucine zipper) ,使单体的碱性区形成DNA结合面。
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