protein-dna interaksjon
DESCRIPTION
Protein-DNA interaksjon. Noen prinsipper. Protein-DNA interaksjon Biologisk rolle. Transkripsjon Lesing av genomisk informasjon Replikasjon Reparasjon. 6-40 000 genes. To språk i våre gener. protein kodende informasjon - indirekte avlesning - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
KJB220
1
Protein-DNA interaksjon
Noen prinsipper
KJB220
2
Protein-DNA interaksjonBiologisk rolle
• Transkripsjon– Lesing av genomisk informasjon
• Replikasjon• Reparasjon
6-40 000 genes
KJB220
3
To språk i våre gener
• protein kodende informasjon - indirekte avlesning– DNA transkripsjon hnRNA splicing mRNA translasjon
protein
• regulatorisk informasjon - direkte avlesning– DNA binding av TF genaktivering
Indirekte avlesning via transkripsjon/translasjonDirekte avlesning via TFs
Cis Trans
Cis-elementenes funksjon: å være templater for assembly av multiprotein komplekser
KJB220
4
Utfordringen
Hvordan avlese info her?
Transkripsjons-faktorer
Mil etter mil….
KJB220
5
Hva kan gjenkjennes her?
Elektrostatiskinteraksjon
Hydrofobinteraksjon
Hydrogen-bindinger
Form/geometri
Fleksibilitetbøyelighet
KJB220
6
Direkte avlesning av DNA-sekvensPrinsipper• To nivåer av gjenkjenning
– Gjenkjenning av form + kjemisk gjenkjenning
• Gjenkjenning av form– Dimensjonen tilheliks passer dimensjonene
i major groove av B-DNA – Vanligste form for interaksjon– Multiple domener deltar gjerne i gjenkjenning
• dimerer av samme• tandem repetert motiv• samvirke av to ulike motiver
– Gjenkjenning: detaljert “fit” av komplementære flater• hydrering/vann inngår• sekv spes variasjon av DNA-struktur inngår
KJB220
7
Gjenkjenning via komplementære former
KJB220
8
Proteinets form - alfa-heliks mest brukt
• Dimensjonen tilheliks passer dimensjonene i major groove av B-DNA
• Sidegruppene peker utover og er gunstig poisjonert for hydrogenbindinger
KJB220
9
DNAs form:B-DNA mest brukt
DNA
B-form A-form
Major groove Minor groove Major groove Minor groove
Vid geometripasser -heliks
Hvert basepar med unikt H-bindings-
mønster
Dyp og trang geometri
Hvert baseparbinært H-bindings-
mønster
Dyp og trang geometri
Grunn og vid
KJB220
10
B- versus A-form DNA
B A
KJB220
11
Gjenkjenning via komplementære former
KJB220
12
De fleste bruker alfa-heliks
bHelix-Loop-Helix(Max)
Zinc finger
Leucine zipper(Gcn4p)
p53 DBD
NFB
STATdimer
KJB220
13
Hva kan gjenkjennes her?
Elektrostatiskinteraksjon
Hydrofobinteraksjon
Hydrogen-bindinger
Form/geometri
Fleksibilitetbøyelighet
KJB220
14
Neste nivå: kjemisk gjenkjenning Avlesning av sekvensinformasjon
• Kjemisk gjenkjenning– DNA: kontakt med baser + backbone
• Negativ ladet sukker-fosfat kjede basis for elektrostatisk interaksjon
• Lik overalt - ingen sekvens-gjenkjenning
• Likevel hovedbidrag til bindingsstyrke
KJB220
15
Elektrostatisk interaksjonEntropi-drevet binding
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
- ------
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
- ------Negativ fosfatkjededelvis nøytralisert avsky av motioner
Motioner frigittEntropi-drevet binding
KJB220
16
Likevekt med ionerAffinitet avtar med økende ionestyrke
Prot + DNA = Complex + n [Na+]
K = [Compl] [Na+]n
[Prot] [DNA] = Kapp [Na+]n
Affinitet
Ionestyre
KJB220
17
Hva kan gjenkjennes her?
Elektrostatiskinteraksjon
Hydrofobinteraksjon
Hydrogen-bindinger
Form/geometri
Fleksibilitetbøyelighet
KJB220
18
Gjenkjenning via Hydrogenbinding
• Hydrogen-binding er sentral for spesifikk gjenkjenning– 10-20 stk i kontaktflaten
• Baseparing ikke uttømt i dupleks DNA, ledige steder peker ut mot major groove
A
D A
KJB220
19
Ubrukte H-bindingsmuligheter i gropene
AT-basepar
GC-basepar
Peker utover i major groove
Peker utover i minor groove
Major groove
Major groove
Minor groove
Minor groove
KJB220
20
En ”strek-kode” i gropene
AT-basepar
GC-basepar
Unik ”strekkode” i major groove
DAA
A D A AT-basepar
Binær ”strekkode” i minor groove
AA
GC-basepar
AAD
AT-par [AD-A] ≠ TA-par [A-DA]GC-par [AA-D] ≠ CG-par [D-AA]
AT-par [A-A] = TA-par [A-A]GC-par [ADA] = CG-par [ADA]
Unik gjenkjenningav et basepar kreverTO hydrogenbindingeri major groove
KJB220
21
Protein sidekjede- DNA bp interaksjon
• Nærbilde– Aminosyrenes sidekjeder sentrale,
disse peker utover fra en -helix og er optimalt posisjonert for base-interaksjon
– Likevel ingen genetisk kode i form av sidekjede-base regler
– docking av hele proteinet bestemmer
KJB220
22
Ukens protein: c-Mybs DNA-bindende domene R2R3
KJB220
23
Ukens protein: c-Myb R2R3 dreiet
KJB220
24
DNA + c-Myb R2R3 - komplementære former
KJB220
25
Ukens protein: c-Myb R2R3 dreiet
KJB220
26
Ukens protein: c-Myb R2R3 med Asn markert lilla
KJB220
27
Ukens protein: c-Myb R2R3 - nærbilde
KJB220
28
Hva kan gjenkjennes her?
Elektrostatiskinteraksjon
Hydrofobinteraksjon
Hydrogen-bindinger
Form/geometri
Fleksibilitetbøyelighet
KJB220
29
Hydrofobe kontaktpunkter
Ile
KJB220
30
Hva kan gjenkjennes her?
Elektrostatiskinteraksjon
Hydrofobinteraksjon
Hydrogen-bindinger
Form/geometri
Fleksibilitetbøyelighet
KJB220
31
Indusert bøyning av DNA
• Arkitektoniske faktorer med bøyningsfunksjon– binder minor groove
– induserer bøyning av DNA
– har høy affinitet for sære DNA-strukturer
• DNAs bøyelighet varierer+