C/EBP: семейство CCAAT/энхансер-связывающихся белков

Gene: [19q131/CEBPA] CCAAT/enhancer binding protein (C/EBP), alpha;

Открытие первого представителя этого семейства, C/EBPальфа [ Landschuiz W.H. et al, 1988 ], позволило охарактеризовать новый класс транскрипционных факторов, связывающихся с ССААТ-боксом . Они содержат ДНК-узнающий основной домен (так называемый " bZIP "), N- концевой трансактивационный домен и спиральную структуру типа "лейциновой застежки" , обеспечивающую димеризацию. Описанные к настоящему времени члены семейства C/EBP имеют похожую структуру, образуют гомо- и гетеродимеры и связываются с общей последовательностью ДНК [ De Simone V. et al, 1991 , Zaret K.S., 1994 ]. Снижение уровня экспрессии одного из генов C/EBP может частично компенсироваться за счет изменения концентраций других факторов семейства [ Croniger C. et al, 1997 ]. Сайты связывания белков семейства C/EBP выявлены в регуляторных элементах генов АФП [ Thomassin H. et al, 1992 ], СА [ Costa R.H. et al, 1988 ], C/EBPальфа [ Legraverend C. et al, 1993 ] и других печеночных генов .

Два белка семейства C/EBP - позитивный регулятор C/EBPбета и ингибитор транскрипции LIP - продукты одного и того же гена, их соотношение в клетке регулируется двумя механизмами: либо на уровне трансляции [ Descombes P. et al, 1990 ], либо за счет C/EBPальфа- зависимого протеолитического расщепления C/EBPбета [ Welm A.L. et al, 1999 ].Гетеродимеры других белков семейства C/EBP с укороченным белком LIP, у которого отсутствует трансактивационный домен, способны подавлять транскрипцию.

C/EBPальфа , первый из открытых представителей данного семейства, был очищен и клонирован в качестве ядерного фактора, связывающегося с мотивом CCAAT и "центральногомологичными" последовательностями, обнаруженных в некоторых вирусных промоторах/энхансерах, так же, как и с промотором гена альбумина [см. обзор McKnight ea 1992 ]. Вслед за клонированием гена C/EBPальфа [ Landschuiz ea 1988 ] другие члены данного генного семейства, включая C/EBPбета [ Cao ea 1991 , Akira ea 1990 , Williams ea 1991 , Poli ea 1990 , Chang ea 1990 ], C/EBPдельта [ Cao ea 1991 , Williams ea 1991 ], C/EBPгамма (Ig/EBP), [ Roman ea 1990 ], CHOPgadd153 [ Ron ea 1992 , Fornace ea 1989 ], DBP [ Mueller ea 1990 ], CRP1 [ Williams ea 1991 ] и 1/EBP [ Bowers ea 1992 ] были клонированы и секвенированы. Несмотря на то, что у членов данного семейства выявлена значительная гомология по аминокислотной последовательности в пределах C-концевого домена, последовательности значительно больших N-концевых доменов различны.

Основная область C-конца домен " лейциновая молния " ( bZIP ), состоящий из 55-65 аминокислотных остатков, наделена как способностью к связыванию ДНК (основная область), так и способностью к формированию димеров (лейциновая молния) с самими собой или с другими членами семейства ( Рис. 3 ).

N-части 50-75% таких белков несут трансактивационные или трансрепрессионные домены.

Домен "лейциновая молния" состоит из пяти гептаповторов, формирующих димеры посредством объединения амфипатических альфа-спиралей в сложноспирализованную структуру, напоминающую таковую, образующуюся при взамодействии кератинов или тропомиозинов [ Landschuiz ea 1988 , O'Shea ea 1989 , Landschuiz ea 1989 ].

Гидрофобные взаимодействия частично опосредованы высококонсервативными остатками лейцина, а также другими гидрофобными аминокислотами, действующими подобно "головке в отверстии". Кроме того, электростатические взаимодействия между двумя полипептидами вносят свой вклад в энергию взаимодействия между гомо- и гетеродимерами и, конечно, являются решающими в определении того, какие именно классы транскрипционных факторов bZIP образуют гетеродимеры [ Vinson ea 1993 ].

Димеризация, и, таким образом, связывание с ДНК, может модулироваться посттрансляционными модификациями, такими, как фосфорилирование [ WegnerM, ea 1992 ].

В дополнение к функции посредника при формировании гомодимера или гетеродимера, область лейциновой молнии вовлечена также в тканеспецифическую регуляцию активности репортерного гена [ Nerlov ea 1994 ], вероятно, посредством белок-белковых взаимодействий с другими типами транскрипционных факторов (напр., с глюкокортикоидным рецептором [ Nishio ea 1993 ] или NF-kB/Rel [ LeClair ea 1992 , Stein ea 1993 ].

Были описаны некоторые другие семейства транскрипционных факторов bZIP (напр., семейства fos/jun и CREB/ATF ), чья способность к гетеродимеризации в целом сведена к членам данного класса (приведено в обзоре [ Lamb ea 1991 ]).

Некоторые исключения из этого правила, такие, как связывание C/ATF с C/EBPальфа, могут оказывать существенное влияние на экспрессию генов адипоцитов, поскольку гетеродимеризация направляет C/EBPбета к cAMP-ответственным элементам, с которыми он в норме либо не связывается (напр., с промотором гена проэнкефалина), либо обладает относительно низким сродством по отношению к ним (напр., к промотору гена соматостатина; [ Vallejo ea 1993 ]).

N-концевой участок лейциновой молнии представляет собою участок, богатый основными аминокислотами , специфически взаимодействующими с C/EBP-связывающими сайтами , формируя высокоаффинные ДНК-белковые взаимодействия. Хотя в отсутствии ДНК основной участок не структурирован, он принимает альфа-спиральную конформацию при взаимодействии с C/EBP-связывающим сайтом [ O'Shea ea 1989 , O'Neil ea 1991 ]. Определенные аминокислоты основного участка вовлечены в процесс сайт-специфического связывания, и, таким образом, детерминируют предпочтительность различных классов транскрипционных факторов bZIP [ Johnson ea 1993 ]. Несмотря на то, что, как было определено, консенсус связывающего сайта для транскрипционных факторов C/EBP представляет собою палиндром ATTGCGCAAT , допустим широкий набор замен. Структура димеризованного транскрипционного фактора, первоначально определенная как комплекс, обладающий Y-образной формой [ Vinson ea 1989 ], была подтверждена на кокристаллической структуре белка bZIP, связанного с олигонуклеотидом [ Ellenberger ea 1992 ]. Внешне лейциновая молния выглядит как структура, состоящая из стволовой части Y, разветвляющейся на две "руки" альфа-спиральных основных участков, связывающихся в качестве мишени с ДНК в пределах основного желобка.

Специфические взаимодействия bZIP-ДНК осуществляются, вероятно, благодаря:

1) гидрофобным связям или Ван-дер-Ваальсовым взаимодействиям между нуклеотидами и боковыми цепями аминокислот;

2) зависящей от последовательности способности ДНК к изменению структуры при связывании с белком;

3) предварительному преобразованию связывающего сайта ДНК в измененную структуру, узнаваемую лишь специфическими белками bZIP [ Paolella ea 1994 ]. Фосфорилирование в пределах основного участка оказывает влияние на связывание ДНК и может являться важным механизмом регуляции [ Mahoney ea 1992 ].

Область N-конца домена bZIP (составляющая от 50 до 75% всей молекулы) содержит трансактивационные домены, предположительно взаимодействующие непосредственно (или опосредованно) с компонентами комплекса прединициации транскрипции [ Nerlov ea 1994 , Friedman ea 1990 , Pei ea 1991 ].

N-концевая область молекулы выглядит как протяженные разветвленные "руки", расположенные за ДНК-связывающим доменом димера, обладающего Y-образной формой. По результатам мутационного анализа N-концевой области C/EBPальфа предполагается, что трансактивация является комплексной и включает взаимодействия между тремя участками активации (любые два из которых необходимы для трансактивации) и областью модуляции/ингибирования [ Nerlov ea 1994 , Friedman ea 1990 , Pei ea 1991 ]. На активность указанных участков оказывает влияние посттрансляционная модификация, т.е., эффект трансактивации посредством C/EBPальфа возрастает при фосфорилировании серина 105 протеинкиназой C [ Trautwein ea 1993 ].

Далее см. C/EBPальфа: изоформы

 

Ссылки:

Все ссылки