The Catabolite Activator Protein(CAP)David Marcey and Jennifer Lovick©2020

I.Introduction
II.CAP-cAMP Structure
III.CAP-DNA Interaction
IV.CAP-DNA-alpha CTD Complex
V.References
Directions

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I。 はじめに

左に示されているタンパク質は、大腸菌の転写活性化因子である環状AMP（cAMP）受容体タンパク質（CRP）としても知られている異化活性化 CAPは、糖の代謝に関与する多くの遺伝子（例えば、ラクトース、ガラクトース、アラビノースの代謝に関与するタンパク質をコードする遺伝子）を含む様々な遺伝子の転写を活性化する。 CAPは、これらの遺伝子の上流の特定のDNA配列にホモ二量体として結合するが、タンパク質がcAMPと複合体にある場合にのみ結合する。 CAPはRNAポリメラーゼを接触させることによって転写を活性化する。 したがって、例えば、lacオペロンでは、RNAポリメラーゼのαサブユニット（alphaCTD）のカルボキシ末端ドメインと相互作用することにより、RNAポリメラーゼをプロモーターに これは転写開始の頻度を高める。

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各モノマーは、二量体化およびcAMP結合を担うアミノ末端ドメインと、DNAに結合し、α-CTDとも相互作用するカルボキシ末端ドメインからなる（下記参照）。 これらのドメインは、短いヒンジ配列によって接続されています。

二量体化は主に、各単量体のN末端ドメインであるCヘリックスの長い中心αヘリックスのアミノ酸側鎖間の疎水性相互作用によるものである。

cAMPは、各CAP単量体のN末端ドメインのポケットに結合している。

このポケットは、Cヘリックスとベータ鎖1-8を含むベータロールモチーフの間に形成されている。

多数の静電相互作用は、以下を含むcAMP結合に関与しています。

:

• アルギニン82の側鎖とcAMPのリン酸酸素との間の塩橋
• camp原子とグルタミン酸72、serine83、およびスレオニン127の側鎖原子との間の水素結合
• 主鎖原子（serine83）とcAMP
• cAMPとセリン128の間の水素結合、反対の単量体からのcヘリックス上。 III.CAP-DNA相互作用

  CAPホモ二量体（結合したcAMPを有する）は、22塩基対のDNAコンセンサス配列を2倍の対称軸で結合する。

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III.CAP-DNA相互作用

CAPホモ二量体（結合したcAMPを有する）は、22塩基対のDNAコンセンサス配列を2倍の対称軸で結合する。:

キャップは、標的DNAに〜90oの鋭い曲がりを誘導することがわかります。

各CAPモノマーのC末端ドメインは、ほとんどの細菌転写因子に見られるhelix-turn-helix（H-T-H）DNA結合モチーフを含む。

各CAPモノマーのC末端ドメ このモチーフは、いくつかの真核生物の転写因子においても、修飾された形態（ホメオドメイン）で見出される。 Ｈ−Ｔ−Ｈモチーフは、ＤＮＡ結合特異性を付与する。 モチーフの認識の螺旋形は塩基配列の特定の接触が利用できるDNAの主要な溝に挿入される。

一つのモノマーとそのDNAハーフサイトを調べると、多数のタンパク質-DNA接触を同定することができます。

• 認識ヘリックス残基（arg180、glu181、arg185）とDNA主溝を覆う塩基間の水素結合
• 認識ヘリックス残基（ser179、thr182）とDNAの骨格上のリン酸酸素間の水素結合
• 認識ヘリックスにない残基の相互作用（例えば。ＣＡＰ−ｄｎａ相互作用の多くは、ｃａｐ結合に応答したｄｎａの屈曲によって促進される。IV.CAP-DNA-alpha CTD複合体

  左に示すのは、コンセンサスCAP結合配列の半分にRNAポリメラーゼ(alphaCTD)のαサブユニットのカルボキシ末端ドメインを表すDNA配列と複合体(camp結合)を有するCAPモノマーである。 ＣＡＰのＣ末端およびＮ末端ドメインが示される。

  CAPによる転写の活性化には、C末端ドメインの活性化領域（AR1）が必要である。

  CAPによる転写の活性化には、c末端ドメインの活性化領 AR1は9つの残基（156-164）のループである。 ＣＡＰ転写活性化はまた、ＣＡＰ（ａｒｇ２ ０ ９）のＣ末端残基を必要とする。 AR1とarg209の両方がポリメラーゼ（alphaCTD）とCAP相互作用に重要な役割を果たしています。 例えば、AR1残基thr158の側鎖はalphaCTD残基と2つの水素結合を形成し、1つはthr285と、2つ目はglu286と結合します。 また、thr158の骨格カルボニルは2つの水素結合を形成し、1つはthr285と、もう1つはval287と結合している。

• Ar1とalphaCTDの間のファンデルワールス相互作用は、CAP-alphaCTD結合に寄与する。
• CAPのC末端arg209の主鎖カルボキシレートは、alphaCTDのarg317と塩橋を形成する。 Arg209の側鎖はalphaCTDのgly315との水素結合に関与している。 alphaCTDは、キャップ結合部位の中心から19塩基対を中心とするDNA配列に結合する：5′-A A A A A G-3’。 結合はalphaCTDの残余によってDNAの背骨の広範な接触によって、および蛋白質とDNAの基盤間の水仲介されたH結合によって達成されます。 例えば、
  • Asn268、gly296、lys298、およびser299は、いくつかのDNAリン酸酸素とH結合を形成する。
  • alphaCTDとDNA塩基との間に直接接触はないが、水媒介性H結合はarg265をDNA副溝のいくつかの塩基に接続し、この残基が浸透する（水水素は図示せず）。

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  IV.References

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