Introduzione
II. CAP-Struttura del campo
III. CAP-DNA Interazione
IV. CAP-DNA-alfa CTD Complesso
V. i Riferimenti
Indicazioni
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I. Introduzione
La proteina mostrata a sinistra è la catabolite activator protein (CAP), nota anche come AMP ciclico (CAMP) recettore protein (CRP), un attivatore trascrizionale in E. coli. CAP attiva la trascrizione di una varietà di geni tra cui molti coinvolti nel metabolismo degli zuccheri (ad esempio geni che codificano proteine coinvolte nel metabolismo del lattosio, galattosio e anche arabinosio). CAP si lega come omodimero a specifiche sequenze di DNA a monte di questi geni, ma solo quando la proteina è in complesso con cAMP. CAP attiva la trascrizione contattando l’RNA polimerasi. Così, ad esempio, all’operone lac, recluta l’RNA polimerasi al promotore interagendo con il dominio carbossi-terminale della subunità alfa della RNA polimerasi (alphaCTD). Ciò aumenta la frequenza di inizio della trascrizione.
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Ogni monomero è costituito da un dominio amino-terminale responsabile della dimerizzazione e del legame cAMP e da un dominio carbossi-terminale che si lega al DNA e interagisce anche con alfa-CTD (vedi sotto). Questi domini sono collegati da una breve sequenza di cerniere.
La dimerizzazione è in gran parte dovuta alle interazioni idrofobiche tra le catene laterali degli amminoacidi della lunga elica alfa centrale nel dominio N-terminale di ciascun monomero, l’elica C.
cAMP è legato in una tasca del dominio N-terminale di ciascun monomero CAP. Questa tasca è formata tra l’elica C e un motivo beta roll che include trefoli beta 1-8.
Numerose interazioni elettrostatiche sono coinvolte nel legame del campo, tra cui:
- un ponte di sale tra la catena laterale di arginine82 e un ossigeno fosfato di cAMP
- legami idrogeno tra gli atomi di cAMP e gli atomi a catena laterale di glutammato72, serine83 e treonine127
- legami idrogeno tra atomi a catena principale (serine83) e cAMP
- un legame idrogeno tra cAMP e una serine128, sull’elica C dal monomero opposto.
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III. Interazione CAP-DNA
L’omodimero CAP (con campo legato) lega una sequenza di consenso del DNA a 22 basi con un doppio asse di simmetria:
CAP può essere visto per indurre una curva brusca di ~ 90o nel DNA bersaglio .
Il dominio C-terminale di ciascun monomero CAP contiene un motivo di legame del DNA helix-turn-helix (H-T-H) trovato nella maggior parte dei fattori di trascrizione batterici. Questo motivo si trova, in una forma modificata (l’omeodominio), anche in alcuni fattori di trascrizione eucariotici. Il motivo H-T-H conferisce specificità di legame al DNA. L’elica di riconoscimento del motivo viene inserita nella scanalatura principale del DNA, dove sono disponibili contatti specifici per la sequenza di base.
l’Esame di un monomero e il suo DNA, la metà del sito, numerose proteine-DNA contatti possono essere identificati, tra cui:
- legami a idrogeno tra il riconoscimento dell’elica residui (arg180, glu181, e arg185) e basi fodera il solco maggiore del DNA
- legami a idrogeno tra il riconoscimento dell’elica residui (ser179, thr182), e fosfato oxygens sulla spina dorsale del DNA
- interazione dei residui non nel riconoscimento elica (es. val139, lys26) con la spina dorsale del DNA
Molti di PAC-DNA interazioni sono facilitati dalla flessione del DNA in risposta a CAP associazione.
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IV. CAP-DNA-alpha CTD Complex
Mostrato a sinistra è un monomero CAP (con campo legato) complessato con una sequenza di DNA che rappresenta una metà della sequenza di legame CAP consenso più il dominio carbossi-terminale della subunità alfa della RNA polimerasi (alphaCTD). Sono indicati i domini C-terminale e N-terminale di CAP.
L’attivazione della trascrizione da parte di CAP richiede una regione di attivazione (AR1) nel dominio C-terminal. AR1 è un ciclo di nove residui (156-164). L’attivazione trascrizionale del CAPPUCCIO inoltre richiede il residuo del C-terminale del CAPPUCCIO (arg209). Sia AR1 che arg209 svolgono ruoli chiave nell’interazione CAP con la polimerasi (alphaCTD). Ad esempio:
- Il sidechain del residuo AR1 thr158 forma due legami idrogeno con residui alphaCTD, uno con thr285, il secondo con glu286. Il carbonile dorsale di thr158 produce anche due legami idrogeno, uno con thr285 e uno con val287.
- le interazioni di van der Waals tra AR1 e alphaCTD contribuiscono al legame CAP-alphaCTD.
- Il carbossilato della spina dorsale del C-terminale arg209 del CAPPUCCIO forma un ponte del sale con arg317 di alphaCTD. La catena laterale di arg209 partecipa ad un legame idrogeno con gly315 di alphaCTD.
alphaCTD si lega a una sequenza di DNA centrata 19 coppie di basi dal centro del sito di legame del CAPPUCCIO: 5′- A A A A G – 3′. Il legame si ottiene attraverso un ampio contatto della spina dorsale del DNA da residui di alphaCTD e da legami H mediati dall’acqua tra proteine e basi del DNA. Ad esempio:
- Asn268, gly296, lys298 e ser299 formano legami H con diversi ossigeni di fosfato di DNA.
- Sebbene non venga effettuato alcun contatto diretto tra alphaCTD e basi del DNA, i legami H mediati dall’acqua collegano arg265 a diverse basi nel solco minore del DNA, in cui questo residuo penetra (idrogeni dell’acqua non mostrati).
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IV. Riferimenti
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