Katabolitaktivatorproteinet (CAP) David Marcey og Jennifer Lovick kart 2020

I. introduktion
II. CAP-cAMP struktur
III. CAP-DNA-interaktion
IV. CAP-DNA-alpha CTD kompleks
V. referencer
retninger

Efterlad kommentarer/forslag, eller bekræft venligst brugen af dette sted ved at besøge vores feedbackside

denne udstilling viser molekyler i venstre del af den venstre del af kroppen tekst, der adresserer struktur-funktion relationer af molekylerne i højre del (nedenfor). Brug rullebjælken til højre for at rulle gennem teksten. Hvis du bruger en anden bruger end (den anbefalede bruger til dette site), skal du sørge for at tillade popups. I Chrome kan du klikke på popup-blokeringsikonet i højre del af adresselinjen..
for at fremkalde gengivelser af molekylet, der illustrerer bestemte punkter, skal du klikke på radioknapperne:

klik venligst på Indlæs PDB-knapperne,, når de er til stede.

for at nulstille molekylet skal du bruge nulstillingsknapperne:

I. Introduktion

proteinet vist til venstre er katabolitaktivatorproteinet (CAP), også kendt som det cykliske AMP (cAMP) receptorprotein (CRP), en transkriptionsaktivator i E. coli. CAP aktiverer transkription af en række gener, herunder mange involveret i metabolisme af sukkerarter (f.eks. gener, der koder for proteiner involveret i metabolisme af lactose, galactose og også arabinose). CAP binder som en homodimer til specifikke DNA-sekvenser opstrøms for disse gener, men kun når proteinet er i kompleks med cAMP. CAP aktiverer transkription ved at kontakte RNA-polymerase. For eksempel ved Lac-operonen rekrutterer den RNA-polymerase til promotoren ved at interagere med det carboksy-terminale domæne af alfa-underenheden af RNA-polymerase (alphaCTD). Dette forbedrer hyppigheden af transkriptionsinitiering.

tilbage til begyndelsen

hver monomer består af et amino-terminal domæne, der er ansvarlig for dimerisering såvel som cAMP-binding og et carboksy-terminal domæne, der binder til DNA og også interagerer med alpha-CTD (se nedenfor). Disse domæner er forbundet med en kort hængselsekvens.

Dimerisering skyldes i høj grad hydrofobe interaktioner mellem aminosyresidekæder af den lange, centrale alfa-spiral i det N-terminale domæne for hver monomer, C-spiralen.

cAMP er bundet i en lomme af N-terminal domæne af hver CAP monomer. Denne lomme er dannet mellem C-spiralen og et beta-rullemotiv, der inkluderer beta-tråde 1-8.

talrige elektrostatiske interaktioner er involveret i cAMP binding, herunder:

• en saltbro mellem sidekæden af arginin82 og et fosfat ilt fra cAMP
• hydrogenbindinger mellem campatomer og sidekædeatomer af glutamat72, serin83 og threonin127
• hydrogenbindinger mellem hovedkædeatomer (serin83) og cAMP
• en hydrogenbinding mellem cAMP og en serin128 på C-spiralen fra den modsatte monomer.

vend tilbage til begyndelsen

III. CAP-DNA-interaktion

CAP-homodimer (med bundet cAMP) binder en 22-basepar DNA-konsensussekvens med en dobbelt symmetriakse:

CAP kan ses at fremkalde en skarp bøjning på ~ 90o i mål-DNA .

Det C-terminale domæne for hver CAPMONOMER indeholder en spiral-sving-spiral (H-T-H) DNA-bindingsmotiv, der findes i de fleste bakterielle transkriptionsfaktorer. Dette motiv findes også i en modificeret form (homeodomain) i nogle eukaryote transkriptionsfaktorer. H-T-H-motivet giver DNA-bindende specificitet. Genkendelsesspiralen af motivet indsættes i DNA-hovedrillen, hvor basesekvensspecifikke kontakter er tilgængelige.

undersøgelse af en monomer og dens DNA-halvsted kan adskillige protein-DNA-kontakter identificeres, herunder:

• hydrogenbindinger mellem genkendelsesspiralrester (arg180, glu181 og arg185) og baser, der forer DNA-hovedsporet
• hydrogenbindinger mellem genkendelsesspiralrester (ser179, thr182) og fosfat-iltegener på rygraden i DNA
• interaktion mellem rester, der ikke er i genkendelsesspiralen (ser179, thr182) og fosfat-iltegener på rygraden i DNA
• interaktion mellem rester, der ikke er i genkendelsesspiralen (ser179, thr182 val139, lys26) med DNA-rygraden

mange af Cap-DNA-interaktionerne lettes ved bøjning af DNA som respons på Cap-binding.

vend tilbage til begyndelsen

IV. CAP-DNA-alpha CTD-kompleks

vist til venstre er en CAPMONOMER (med bundet cAMP) komplekseret med en DNA-sekvens, der repræsenterer halvdelen af konsensusbindende sekvens plus det carboksy-terminale domæne for Alfa-underenheden af RNA-polymerase (alphaCTD). C-terminal og N-terminal domæner af CAP er angivet.

aktivering af transkription med CAP kræver en aktiverende region (AR1) i det C-terminale domæne. AR1 er en løkke med ni rester (156-164). CAP transkriptionel aktivering kræver også den C-terminale rest af CAP (arg209). Både AR1 og arg209 spiller nøgleroller i CAP-interaktion med polymerase (alphaCTD). For eksempel:

• sidekæden af AR1-rest thr158 danner to hydrogenbindinger med alphaCTD-rester, en med thr285, den anden med glu286. Rygraden carbonyl af thr158 gør også to hydrogenbindinger, en med thr285 og en med val287. interaktioner mellem Ar1 og alphaCTD bidrager til Cap-alphaCTD-binding.
• rygraden carboksylat af C-terminal arg209 af CAP danner en salt bro med arg317 af alphaCTD. Sidekæden af arg209 deltager i en hydrogenbinding med gly315 af alphaCTD.

alphaCTD binder til en DNA – sekvens centreret 19 basepar fra midten af CAP – bindingsstedet: 5′ – A A A A A A G-3′. Binding opnås gennem omfattende kontakt af DNA-rygraden af alphaCTD-rester og ved vandmedierede H-bindinger mellem protein-og DNA-Baser. For eksempel:

• asn268, gly296, lys298 og ser299 danner H-bindinger med flere DNA-fosfat-iltegener.
• selvom der ikke er direkte kontakt mellem alphaCTD-og DNA-Baser, forbinder Vandmedierede H-bindinger arg265 til flere baser i DNA-minorrillen, hvori denne rest trænger ind (vandhydrogener ikke vist).

vend tilbage til begyndelsen

IV. referencer

vend tilbage til begyndelsen