Факторы транскрипции с доменом "лейциновая застежка"
Сравнение аминокислотных последовательностей фактора транскрипции печени C/EBP , дрожжевого фактора GCN4 и белков-продуктов протоонкогенов Myc , Fos и Jun (протоонкогены - гены, мутации в которых могут приводить к злокачественному перерождению клеток), выявило консервативную аминокислотную последовательность, образующую пространственную структуру, названную "лейциновой застежкой" (leucine zipper). В этой структуре остатки Leu, находящиеся в составе альфа-спирального участка полипептидных цепей факторов, расположены через каждые шесть аминокислотных остатков на равном расстоянии друг от друга и оказываются на одной стороне альфа-спирали через каждые два витка ( рис. I.25,б ). Такие домены не связываются с ДНК, но обеспечивают димеризацию содержащих их факторов путем взаимопроникновения лейциновых альфа-спиралей двух факторов. В результате в димере появляются две правильно расположенные друг относительно друга полипептидные цепи, составленные преимущественно из основных аминокислотных остатков, которые образуют ДНК-связывающий центр фактора транскрипции.
Димеры белков Fos и Jun связываются с Ap-1-последовательностями ДНК , что сопровождается активацией соответствующих генов в ответ на воздействие форболовыми эфирами . Белок Jun связывается с Ap-1-последовательностями нуклеотидов в виде гомодимера (белкового комплекса, состоящего из двух идентичных полипептидных цепей), а белок Fos взаимодействует с ДНК только после образования комплекса (гетеродимера) с белком Jun. Эти свойства являются следствием различий в структуре лейциновых доменов, которые не позволяют образовываться гомодимеру из полипептидных цепей Fos. Искусственная замена лейцинового домена Fos на соответствующий домен белка Jun обеспечивает условия для получения гомодимера из таких химерных полипептидных цепей. Необходимость образования димера этих двух регуляторных белков перед взаимодействием с ДНК создает дополнительную возможность воздействия на экспрессию соответствующих генов путем контроля над формированием самого белкового комплекса фактора транскрипции.
Основной ДНК-связывающий домен, обнаруженный у белков, содержащих " лейциновую застежку ", найден и у других белков, регулирующих транскрипцию, в частности у белков E12 и E47 , которые взаимодействуют с энхансерами иммуноглобулиновых генов , у регуляторного белка мышц MyoD1 и у некоторых белков дрозофилы. В этих случаях основной домен расположен по соседству с участком полипептидной цепи, образующим домен типа "спираль-поворот-спираль" , в котором две амфипатические спирали (содержащие все заряженные аминокислотные остатки на одной стороне спирали) разделены неспирализованной петлей. Такой домен играет ту же роль в димеризации полипептидных цепей и формировании ДНК-связывающего центра, что и регуляторные полипептиды, содержащие лейциновые домены.
Белок myc содержит как лейциновый домен, так и домен типа "спираль-поворот-спираль" по соседству с основным ДНК- связывающим доменом. В соответствии с этим все данное семейство регуляторных белков можно разделить на подсемейства, в которых полипептидные цепи факторов транскрипции содержат порознь или одновременно домены типа "лейциновая застежка" или "спираль- поворот-спираль".
Количество известных доменов у факторов транскрипции быстро возрастает. Новые ДНК-связывающие участки полипептидных цепей обнаружены у фактора транскрипции AP2 , факторов, обеспечивающих регуляторное действие сыворотки , белков CTF/NTF, взаимодействующих с CAAT-боксом , факторов транскрипции дрожжей HAP-2 и HAP-3 . В белках существует несколько структур, обеспечивающих специфическое распознавание определенных последовательностей ДНК, что позволяет осуществлять передачу регуляторных сигналов к определенным генам-мишеням и служит основой для обеспечения их дифференциальной экспрессии на уровне транскрипции.
