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Protein-DNA-Wechselwirkungen

Der Transkriptionsfaktor GCN4

GCN4 gilt als einer der typischen Vertreter Leucin-Zipper-haltiger Transkriptionsfaktoren und wurde bisher bereits in Zellen von über 50 verschiedenen Organismen nachgewiesen.

Die α-helicalen Monomere des leicht gebogenen, insgesamt 281 Aminosäuren umfassenden Proteins sitzen eingebettet in der Hauptfurche der B-DNA und vermögen Bindungen mit symmetrischen oder pseudo-symmetrischen DNA-Sequenzen auszubilden. Während der DNA-Bindung erinnert das Erscheinungsbild des GCN4 an das einer Zange, die den DNA-Strang beidseitig fest umklammert. Mit den pro Monomer 20 Aminosäuren großen DNA-Bindedomänen vermag das Heterodimer GCN4 spezifisch mit mehr als 30 enzymcodierenden Promotorregionen in Wechselwirkung zu treten. Dabei werden spezifische oder unspezifische Kontakte zwischen den basischen Teilen der Monomere und den DNA-Sequenzen geknüpft. Als Bindestellen fungieren pro Monomer 4 Aminosäuren. Hauptsächlich vertreten ist hier Arginin. Die Arginin-Reste umschließen mit ihren methylhaltigen Seitenketten die im Zentrum der Interaktion gelegene Aminosäure Asn235. Asn235 steht gleich über zwei Wasserstoff-Brücken mit den DNA-Basen Thymin und Cytosin in Verbindung. Diese Kombination aus hydophober Nische und polarer Bindung ist für die Spezifität des GCN4 verantwortlich. Unspezifische Wechselwirkungen treten hingegen zwischen den basischen Aminosäuren und Phosphat-Gruppen des DNA-Rückgrats auf. Die C-terminal gelegenen Dimerisierungsdomänen weisen eine Größe von 31 Aminosäuren auf und umwinden sich gegenseitig zu einer coiled-coil-Struktur.

Des Weiteren enthält GCN4 eine Transaktivierungsdomäne mit einer Länge von ca. 40 Aminosäuren. Diese sauren Aminosäuren befinden sich ungefähr 100 Stellen vor dem N-Terminus.

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Abb.1
GCN4

Bindedomäne des GCN4, grau: Arginine, orange: Asparagin235

Abb.2
GCN4 als 3D-Modell
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