DNA結合モチーフについて DNA結合モチーフ毎(ロイシンジッパーやジンクフィンガーなど)に特徴的な

Question

DNA結合モチーフについて

DNA結合モチーフ毎(ロイシンジッパーやジンクフィンガーなど)に特徴的な用途や基質が決まっているか教えてください。
また、モチーフの種類が複数ある意義を教えてください。

後者の質問の方は、調節配列と転写調節因子が多様で多くの特異的な認識が必要だからと考えています。

snk21013 · Accepted Answer

連投失礼します。お返事ありがとうございました。

私が転写因子の構造と機能について幅広く把握している訳ではないので、
憶測交じりになりますが、、、

＞DNA結合モチーフはαヘリックスを提示して塩基配列を認識するという
＞共通する認識機構を有するにも関わらず複数のモチーフが存在する点です。

αへリックスは1種類しかないように理解されているように読めますが、
αへリックス構造を形成できるアミノ酸配列自体は無数にあるので、
似た構造のモチーフが複数あっても構わないと私は思います。
（全体構造は似てても、「色」が違う感じでしょうか）

＞共通の認識機構なのに構造の異なるDNA結合モチーフが存在する理由として、

αへリックス全体の構造が「ハサミ状」のため認識機構が似ていますが、
モチーフ内のアミノ酸配列が変わると、表面電荷の分布が異なるαへリックス構造が形成されるので、
結合対象は変わって当然だと思います。

＞①クロマチン構造の凝集度によってDNA結合モチーフが異なる

同意します。充分にあり得ると思います。

＞②それぞれのDNA結合モチーフが認識する塩基配列に特異性がある(例:DNA結合モチーフXはプリン塩基に富んだ配列を認識するなど)

DNAに実際に接する認識部位付近のアミノ酸残基組成に依存すると思います。
単純な分子間力だけでは特異性を出せず、クーロン性の極性や、π（パイ）電子系を用いた相互作用が、
より特異的な認識を実現するために必要じゃないかと考えます。
また、アミノ酸側鎖の大小サイズの並び具合も、αへリックス表面構造の物理的な凸凹でこぼこ具合を決定するので、
特異性の実現に寄与していそうな印象です。
実際のところ、円柱状のらせん構造の内、円柱表面の一部分が結合対象と相互作用するので、
結合に寄与するアミノ酸残基は、αへリックスのドメイン内で割と規則正しく周期的に出現していると思います。

＞図書館の参考書で調べても分からなかったため質問を投稿いたしました。

このレベルの考察は、一般論を述べて読者を誘導する教科書には載せ切れず、
各論的に研究紹介してくれるような論文や特論的な参考書を読まないと、情報が集まらない気がします。笑

snk21013 · Answer

学部の授業では習った記憶が無いので私見ですが、
抗体の立体構造と同じように、転写因子の立体構造モチーフも、
定常部位と可変部位に分けて考える事が出来ると思います。

・モチーフの定常部位：アミノ酸残基配列は固定で、
　モチーフ特有の立体構造を最低限維持するための構造
・モチーフの可変部位：結合対象の分子（DNAなど）と、
　直接分子間相互作用するためのアミノ酸残基の配置構造

定常部位に多様性があるとモチーフ自体が多様になると思いますが、
可変部位だけに多様性があることで、より少ない遺伝子数で効率的に結合対象の範囲が広がります。

ロイシンジッパーでいえば、
定常部位がモチーフ全体でDNAを挟みこめるような形状を作り、
実際にDNAと接触する部位が変われば、認識配列も変わると思います。

ジンクフィンガーでいえば、
分子量が小さく残基配列の選択肢が狭いために、モチーフはほぼ定常構造ですが、
フィンガー数を増減させることで、結合対象の範囲が広がります。

すごく都合よく出来てると感じるのですが、
上手く遺伝子発現を制御できた生物種が淘汰されて現在に残った、
というお決まりのシナリオを当てはめて、
後から学習する我々としては、「なぜこのモチーフが残ったのか」といった考察はあまり深入りせず、
暗記するしか無いように思います。笑

DNA結合モチーフについて DNA結合モチーフ毎(ロイシンジッパーやジンクフィンガーなど)に特徴的な

連投失礼します。

学部の授業では習った記憶が無いので私見ですが、

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