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Protein-DNA-Wechselwirkungen

Das Helix-Loop-Helix-Motiv

Das Helix-Loop-Helix-Motiv (HLH) ähnelt sehr dem Helix-Turn-Helix-Motiv (HTH), denn in beiden Fällen sind zwei Helices über eine dritte Struktur miteinander zu einem gemeinsamen Motiv verbunden. Man findet dieses HLH-Motiv in Proteinen der Muskelzellen oder auch in den myogenen Transkriptionsfaktoren der Säugetiere, die die Muskelzellen zur Differenzierung veranlassen. Diese Faktoren können unterschiedlich lang sein, in der basischen Region vor dem HLH-Motiv und im HLH-Motiv selbst besteht aber eine hohe Übereinstimmung. Die für die Dimerbildung wichtigen Aminosäuren findet man in den beiden α-Helices, während die Aminosäuren-Sequenzen des Loops vermutlich nur eine untergeordnete Rolle spielen. Der Loop dient möglicherweise nur als Abstandshalter, damit die beiden Helices korrekt binden können.

Die basischen Regionen des Dimers binden in der großen Furche von B-DNA (für die Bindung ist die B-DNA-Struktur essenziell). Von den Helices gehen drei verschiedene Reste spezifische Bindungen mit der DNA ein. Diese Bindungen werden mit den Basen in der großen Furche aufgebaut. Die Aminosäure Glutamin in der Position 118 spielt eine große Rolle in der Erkennung der spezifischen Nucleotide 5´-CAC-3´ und 3´-GTG-5´. Die Bindung wird dadurch aufgebaut, dass dem Glu 118 vom Atom N4 des ersten Cytidins ein Wasserstoff-Atom gegeben wird. Das Glu 118 seinerseits gibt dem folgenden Adenosin ein Wasserstoff-Atom.

Zusätzlich werden weitere Wasserstoff-Brückenbindungen abseits der Erkennungssequenz gebildet. Im komplementären Strang bilden Thr 115 und Arg 111 die Bindungen mit Thymidin und Guanosin aus. Auch werden sequenzunabhängige Bindungen über Phosphat-Gruppen ausgebildet. Im dimeren Komplex des Faktors binden die Helices H2 und H1 der jeweiligen Monomere aneinandern und gewährleisten so die Stabilität des Komplexes, während die Loop-Regionen nach außen abstehen.

 

Alignment sechs verschiedener Helix-Loop-Helix-Proteinsequenzen :

  • Max   --DHIKDSFHSLRDSVP-----LOOP-----RAQILDKATEYIQYM--
  • C-Myc --NELKRSFFALRDQIP-----LOOP-----KVVILKKATAYILSV--
  • MyoD --SKVNEAFETLKRCTS-----LOOP-----KVEILRNAIRYIEGL--
  • CBF1  --ENINTAINVLSDLLP-----LOOP-----KAAILARAAEYIQKL--
  • Pho4  --NRLAVALHELASLIP-----LOOP-----KATTVEAACRYIRHL--
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