Wikipedia

Leucinski zatvarač

Leucinski zatvarač ili leucinske makaze, leucinske škare, leucinski ziper[1] uobičajeni je trodimenzijskii strukturni motiv u proteinima. Prvo su ih opisali Landschulz et al., 1988.[2] kada su otkrili da vezni protein pojačivača ima vrlo karakterističan segment od 30 aminokiselina i obrazac ovih aminokiselinskih sekvenci na idealiziranom alfa-heliksu ispoljavajući periodično ponavljanje leucinskih ostataka na svakom sedmom položaju, na udaljenosti koja pokriva osam spiralnih zavoja. Predloženo je da polipeptidni segmenti koji sadrže ove periodične sekvence ostataka leucina postoje u alfa-heliksnoj konformaciji, a leucinski bočni lanci iz jednog alfa-heliksa se međusobno dijele s onima iz alfa-heliksa drugog polipeptida, olakšavajući dimerizaciju.

Pogled odozgo: dijagram heliksnog točka, leucinski zatvarač, gdje d predstavlja leucin, raspoređen sa ostalim aminokiselinama na dva paralelna alfa-heliksa

Motivi leucinskog zatvarača imaju dimerizacije klase bZIP (leucin zatvarač u baznoj regiji) eukariotski faktori transkripcije.[3] Dužina bZIP domena je 60 do 80 aminokiselina, s visoko konzerviranim DNK veznim osnovnim regionom i diverzifikovanijom regijom dimerizacije zatvarača.[4] Lokalizacija leucina je presudna za vezivanje DNK za proteine. Zatvarači s leucinom prisutni su i u eukariotskim i u prokariotskim regulatornim proteinima, ali su uglavnom svojstvo eukariota.

Oni se takođe mogu označiti jednostavno kao ZIP, a motivi slični ZIP-u pronađeni su u proteinima, osim faktora transkripcije, a smatra se da su jedan od općih proteinskih modula za interakcije protein-protein.[5]

Sekvenca i struktura

uredi
 
Oastali domeni koji vežu DNK, dimer heliks-petlja-heliks (HLH), vezan za fragment DNK – svaki alfa-heliks predstavlja monomer.

Leucin zatvarač nastaje dimernim izumiranjem dva specifična alfa-heliksna monomera vezane za DNK. Leucinski zatvarač nastaje interakcijom između ZIP domena. ZIP domen nalazi se u alfa-heliksu svakog monomera i sadrži leucin ili aminokiseline slične leucinu. Ove aminokiseline su raspoređene u svakoj regiji polipeptidne sekvence tako da, kada se sekvenca namota u 3D alfa-heliks, ostaci leucina poravnaju na istoj strani zavojnice. Ova regija alfa-heliksa, koja sadrži leucine za poravnavavanje naziva se ZIP domenom, a leucini iz svakog ZIP domena mogu slabo komunicirati s leucinima iz drugih ZIP domena, reverzibilno držeći svoje alfa-helikse zajedno (dimerizacija). Kada se ovi alfa-heliksi umanje, formira se zatvarač. Hidrofobna strana heliksa sa sobom stvara dimer ili drugu sličnu zavojnicu, ukidajući nepolarne aminokiseline dalje od rastvarača. Hidrofilna strana zavojnice komunicira s vodom u rastvaraču.

Motivi leucinskih zatvarača smatraju se podtipom upredenih zavojnica, koje grade dva ili više alfa-heliksa, namotanih jedan oko drugog da bi stvorili super zavojnicu. Zavojnice sadrže 3– i 4-ponavljajuća ostatka, čiji je obrazac hidrofobnosti i sastav ostataka kompatibilan sa strukturom amfipatskih alfa-heliksa. Naizmjenični elementi sekvence od tri i četiri ostatka čine heptadno ponavljanje u kojem su aminokiseline označene od a do g.[6] Dok su ostaci na pozicijama a i d uglavnom hidrofobni i čine cik-cak obrasce kvaka i rupa koji se međusobno slikovito uklapaju na drugom lancu i formiraju čvrsto prianjajuće hidrofobno jezgro,[7] ostaci u položajima e i g su nabijeni ostaci koji doprinose elektrostatskoj interakciji.[8]

U slučaju leucinskih zatvarača, leucini prevladavaju u d položaju heptadnog ponavljanja. Ti se ostaci spakiraju jedni protiv drugih, svaki drugi zavoj alfa-heliksa, a hidrofobno područje između dva heliksa upotpunjuju ostaci na položajima a, koji su također često hidrofobni. Nazivaju se upredenim zavojnicama, osim ako se dokaže da su važne za funkciju proteina. Ako je to slučaj, oni su označeni u pododjeljku "domena", što bi bio bZIP domen.[9]

Dva različita tipa takvih heliksa mogu se upariti i formirati heterodimerni leucinski zatvarač. Sa apolarnim aminokiselinskim ostacima bilo u položaju e ili g, heterotetramer koji se sastoji od dvq različita leucinska zatvarača može se generirati in vitro, što implicira da ukupna hidrofobnost površine interakcije i van der Waalsova interakcija može promijeniti organizaciju zavojnica i imati ulogu u stvaranju heterodimera leucinskog zatvarača.[10]

Biologija

uredi

Regulativni proteini leucinskog zatvarača obuhvataju c-fos i c-jun (faktor transkripcije AP1), važne regulatore normalnog razvoja,[11] kao i članove porodice myc, uključujući myc, max i mxd1. Ako se prekomjerno proizvedu ili mutiraju u vitalnom području, mogu izazvati kancer

BZIP sa transkripcijskim faktorima reguliranja različitih bioloških procesa

uredi

Protein koji regulira jedarni faktor interleukin 3 (bZIP) (NFIL3) je transkripcijski represor koji ima višestruku ulogu u regulaciji različitih bioloških procesa. Protein NFIL3 ima 462 aminokiseline, uključujući b-ZIP domen. N-terminalni dio domena sadrži osnovni motiv koji se izravno veže za DNK. C-terminalni dio b-ZIP domena sadrži amfipatsku regiju leucinskog zatvarača, koja posreduje u homo– i hetero-dimerizaciji.

Ekspresija gena Nfil3 mijenja se zajedno sa cirkadijskim ciklusom, a NFIL3, kao faktor represije, regulira cirkadijski ritam. NFIL3 se natječe s proteinom koji veže proteinski promotor albumina na lokusu D DBP) u vezanju s elementima D kutije u DNK, što je jedno od konsenzusnih mjesta cirkadijskog faktora transkripcije. DBP je drugi bZIP-ni protein i pokazuje portfelj nivoa ekspresije suprotan onom kod NFIL3. Kada je nivo NFIL3 visok, geni pod kontrolom elemenata D kutije bit će utišani. Prekomjerna ekspresija Nfil3 skraćuje cirkadijski ciklus.

NFIL3 utiče na preživljavanje ćelija i uključuje onkogenezu. Pokazalo se da je NFIL3 faktor preživljavanja koji koči apoptotsku ćelijsku smrt u brojnim tipovima ćelija i dovodi do onkogeneze. Visok nivo ekspresije NFIL3 pokazao se povezanim sa rakom dojke. U ćelijama karcinoma, NFIL3 se povezuje sa histon-deacetilazom 2 (HDAC2) i potiskuje proapoptotske gene, kao što je član superporodice ligandnog faktora nekroze tumora i član 6 superporodice TNF receptora (FAS) ) za sprečavanje apoptoze. NFIL3 također može ometati apoptozu u ćelijama karcinoma, vezanjem za DNK i blokirati pristup transkripcijskog faktora sglave replikacijske viljuške b O1 (FOXO1), genima ćelijske smrti, što podriva ćelijski ciklus i promovira onkogenezu. Kod karcinoma debelog crijeva, NFIL3 također može blokirati aktiviranje drugog tipa transkripcijskih faktora, kiselih proteina bogatih prolinom (PAR).

NFIL3 funkcionira kao represor gena povezanih s regeneracijom neurona. Nfil3 se eksprimira u neuronskim ćelijama sa potencijalom regeneracije da održi rast ćelija pod kontrolom. Ekspresija Nfil3 inducirana je fosforiliranim proteinom koji veže element cAMP-odgovora (CREB), a protein NFIL3 zauzvrat se natječe za mjesta vevanja koja se dijele sa CREB i CCAAT / protein pojačivača vezanja (CEBP, koji reguliše ciljne gene CREB i CEBP, kako bi se suprotstavio učinku cAMP signalizacije. U međuvremenu, NFIL3 se veže za svog promotora, kako bi potisnuo vlastitu ekspresiju, stvarajući negativnu povratnu regulaciju regeneracije neurona.

NFIL3 je također važan u imunologiji. Potreban je za prirodne ćelije ubice i od vitalnog je značaja za razvoj i funkciju drugih imunskih ćelija, uključujući, ali ne ograničavajući se na protivupalni odgovor u pomoćnim T-ćelijama, proizvodnju IgE iz B-ćelija, sazrijevanje CD8a dendritske ćelije i punjenje CD8 + T-ćelija.[12]

Reference

uredi
  1. ^ Glick DM (1997). Glossary of Biochemistry and Molecular Biology. Portland Press. ISBN 978-1-85578-088-0. "hair cutting scissors"
  2. ^ Landschulz WH, Johnson PF, McKnight SL (juni 1988). "The leucine zipper: a hypothetical structure common to a new class of DNA binding proteins". Science. 240 (4860): 1759–64. Bibcode:1988Sci...240.1759L. doi:10.1126/science.3289117. PMID 3289117.
  3. ^ Vinson CR, Sigler PB, McKnight SL (novembar 1989). "Scissors-grip model for DNA recognition by a family of leucine zipper proteins". Science. 246 (4932): 911–6. Bibcode:1989Sci...246..911V. doi:10.1126/science.2683088. PMID 2683088.
  4. ^ E ZG, Zhang YP, Zhou JH, Wang L (april 2014). "Mini review roles of the bZIP gene family in rice". Genetics and Molecular Research. 13 (2): 3025–36. doi:10.4238/2014.April.16.11. PMID 24782137.
  5. ^ Hakoshima, T. (2005). "Leucine Zippers". Encyclopedia of Life Sciences. doi:10.1038/npg.els.0005049. ISBN 0470016175.
  6. ^ Hodges RS, Sodek J, Smillie LB, Jurasek L (1973). "Tropomyosin: Amino Acid Sequence and Coiled-Coil Structure". Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 37: 299–310. doi:10.1101/SQB.1973.037.01.040. ISSN 0091-7451.
  7. ^ Crick FH (septembar 1953). "The packing of α-helices: simple coiled-coils". Acta Crystallographica. 10 (6 (8-9)): 689–97. doi:10.1107/s0365110x53001964.
  8. ^ Mason JM, Arndt KM (februar 2004). "Coiled coil domains: stability, specificity, and biological implications". ChemBioChem. 5 (2): 170–6. doi:10.1002/cbic.200300781. PMID 14760737.
  9. ^ Krylov D, Vinson CR (2001). "Leucine Zipper". Encyclopedia of Life Sciences. doi:10.1038/npg.els.0003001. ISBN 0470016175.
  10. ^ Deng Y, Liu J, Zheng Q, Li Q, Kallenbach NR, Lu M (septembar 2008). "A heterospecific leucine zipper tetramer". Chemistry & Biology. 15 (9): 908–19. doi:10.1016/j.chembiol.2008.07.008. PMC 7111190. PMID 18804028.
  11. ^ Curran, Tom; Franza, B.Robert (novembar 1988). "Fos and jun: The AP-1 connection". Cell. 55 (3): 395–397. doi:10.1016/0092-8674(88)90024-4. ISSN 0092-8674.
  12. ^ Keniry, Megan; Dearth, Robert K.; Persans, Michael; Parsons, Ramon (30. 6. 2014). "New Frontiers for the NFIL3 bZIP Transcription Factor in Cancer, Metabolism and Beyond". Discoveries. 2 (2): e15. doi:10.15190/d.2014.7. PMC 4629104. PMID 26539561.

Vanjski linkovi

uredi


Preuzeto iz "https://bs.wikipedia.org/w/index.php?title=Leucinski_zatvarač&oldid=3331446"