FACTORS DE TRANSCRIPCI Marta Arcabell Dora Cano Blanca
FACTORS DE TRANSCRIPCIÓ Marta Arcabell Dora Cano Blanca Puchau Verónica Rodilla
• Proteïnes que reconeixen seqüències específiques de DNA. • Regulació de la transcripció. • Dominis: – Activació de la transcripció – Unió a DNA. S’uneixen a regions de menys de 20 nt • Mòdul de control: – Core o elements promotors basals – Elements promotors proximals – Enhancers distals
• Tipus: – Ubicus. Requerits per l’expressió de tots els gens estructurals. Complex de preiniciació. – Només en determinats tipus cel·lulars o en condicions fisiològiques o ambientals particulars. • Famílies segons motius estructurals d’unió a DNA: – Hèlix-turn-hèlix – Leucine-zipper – Hèlix-loop-hèlix – Dits de zinc
TATA-BINDING PROTEIN – La TATA-box és l’element promotor core més ben caracteritzat • Seq DNA rica en A-T localitzada 25 pb upstream de l’inici de transcripció. – Reconeguda per TBP que forma part del TFIID – La TBP s’uneix a RNApol II i altres FT per formar el complex de preiniciació. – C-terminal: 2 regions homòlogues de 88 aa que s’uneixen a la seq consens.
Thr 215 Asn 159 Asn 69 Thr 124
HOMEODOMINI • Domini d’unió a DNA constituït per 60 aa. • Homeobox: regió de DNA que codifica per l’homeodomini. 180 bp. • Les proteïnes amb homeodomini s’uneixen al DNA com a monòmers a través d’una estructura supersecundària del tipus hèlix-turn-hèlix. • Unió específica: 5’-A-T-T-A-3’ • Unió inespecífica.
Hèlix 3 Hèlix 1 Hèlix 2
Antennapedia: residus 30 -50 Mat alfa 2: residus 162 -182 Repressor cro Fragments de H-T-H Tot el motiu H-T-H
Gln 8 Arg 6 Arg 5
15, 025 Å 12, 277 Å 14, 818 Å 15, 592 Å Groc: Iso 47 -A Verd: Asn 51 -T Taronja: Glu 50 -T Blau: Arg 53 - A
Nucli hidrofòbic: Trp 48 i Phe 49
Interacció de l’Homeodomini amb altres proteïnes
REGIONS POU homeodomini • Regió POU 150 -160 aa domini POU-específic regió linker variable
Homeodomini POU-específic
Homeodomini 5’-ATGC POU-específic AAAT-3’
Val 47, Cys 50, Asn 51 Arg 5
Gln 44, Thr 45, Arg 49 Arg 20, Gln 27, Glu 51
MOTIU: ZN-FINGER -30 aa aprox. -Fulla beta antiparal. lela (residus 1 -10) -Alpha helix (3 ½ voltes)
C-term His 2 -Patrons de Cys i/o His units a àtoms de Zn Cys 2 His 1 Cys 1 N-term -2 Cys separades per 2 -4 aa -2 His separades per 3 -5 aa -El linker entre Cys 2 y His 1 és de 12 residus
TF-IIIA (Xenopus laevis)
Zif 268 (Mus musculus)
G 6 G 7 Ser 45 Arg 46 His 49 P 5 Arg 42 Cys 37 His 53 P 4 His 57 Cys 40
Rcp. glucocorticoides (Homo sapiens)
Ser 448 His 451 G 7 Lys 461 Val 462 T 5 Arg 466 G 4 Arg 466 -G 4: ponts d’H Lys 461 -G 7: ponts d’H Val 462 -T 5: F. Waals
-Unió específica a DNA: -Domini Zn-finger: 4 Cys conservades *Lys 461 -Unió no-específic a DNA: *His 452 *Val 462 (no conservada) *Ser 448 (Thr) *Arg 466
MOTIU: LUECINE-ZIPPER
C-term 1. Alfa-helix amb 3’ 6 residus/gir. 2. Regió de 30 residus separats en mòduls de 7 residus: *1 er: Hidrofòbic 1. N-term *4 rt: Leu 3. Nucli hidrofòbic: és el responsable de la estabilitat del dímer. Les Leu queden encarades. 4. Residus carregats, promouen dimerització o l’eviten depenent de les càrregues dels aa. 5. Homodímers o heterodímers.
C-term -281 aa -La regió C-term consta de 55 aa, responsable de la dimerització, unió al solc major del DNA. -3 regions: *cremallera de leucinas *regió bàsica (20 aa) amb 8 residus carregats *regió àcida (40 aa) Regió bàsica GCN 4 (S. cerevisiae) N-term
Leu Met Nucli hidrofòbic Leu Val
Lys Glu Centre de dimerització Interacció electrostàtica
Asn 235 Interacció amb DNA
MOTIU: HLH Max Myo. D
Monòmer Myo. D loop H 2 N-term H 1 bàsica C-term
Seqüèmcia palindròmica Glu 118 Thr 115 Arg 111 Interacció Myo. D-DNA
Familia de factors de transcripció: -b/z -b/HLH/z H 2 b/HLH/zp H 1 bàsica N-term C-term zipper
PREGUNTES PEM
1. Senyala l’opció incorrecta: a) L’homeodomini consisteix en un motiu d’unió al DNA del tipus Hèlix-loop-hèlix. b) L’homeodomini consta de 3 alfa-hèlix connectades per loops curts. c) L’hèlix 2 i 3 de l’homeodomini presenta una similitut estructural molt significativa amb el domini HTH de procariotes. d) L’homeodomini interacciona amb el solc major del DNA a través de l’hèlix 3 i amb el solc menor a través del N-terminal. e) Per tal d’estabilitzar el complex de l’homeodomini amb el DNA, s’estableixen ponts d’H no específics principalment amb lys i Arg f) La opció correcte és la “a”
2. Pel que fa a la TBP senyala l’opció correcta: a) b) c) d) e) Com la majoria de Factors de Transcripció la interacció amb el DNA té lloc a través del solc major. La interacció amb el DNA és bàsicament hidrofòbica La TBP indueix canvis estructurals en el DNA Les opcions a i b són correctes Les opcions b i c són correctes L’opció “e” és la correcta.
3. Marca l’opció correcta a) La regió POU consisteix en dos dominis: Homeodomini i POU-específic i una regió linker. b) La interacció amb el DNA es produeix a través del domini POU-específic exclusivament. c) La interacció del domini POU-específic es produeix a través de l’extrem N-terminal al solc menor del DNA d) Les opcions b i c són verdaderes e) Les opcions a i c són falses. L’opció correcta és la “a”.
4. Senyala la resposta correcta: a) La TBP interacciona amb el DNA a través de dues hèlix alfa. b) L’especificitat dels factors de transcripció amb homeodominis és gràcies a la seva interacció amb altres proteïnes. c) El motiu HTH d’eucariotes presenta gran similitud estructural amb l’HTH de procariotes. d) Tot i la falta d’homologia a nivell de seqüència, la TBP presenta gran conservació estructural en diferents espècies. e) Totes són correctes. La resposta correcta és la “e”.
5. Indica la resposta correcta: a) El domini POU-específic presenta conservació estructural amb els repressors de bacteriòfags. b) Les regions POU reconeixen una seqüència octamèrica del DNA. c) Les dues anteriors són correctes. d) Ponts d’hidrogen entre lisines i arginines de l’homeodomini estabilitzen el complex amb el DNA. e) Totes les anteriors són correctes. La resposta correcta és la “e”.
6. - Indica la resposta correcta respecte els Zn-fingers: a) els Zn-fingers es troben en tandem b) la region d’unió a DNA compren la regió entre la Cys 1 Cys 3 c) les 2 anteriors d) els factors de transcripció s’uneixen DNA per ponts d’higrogen exclusivament e) totes les anteriors L’opció correcta és la “a”
7. - Indica totes les correctes sobre els motius zn-fingers : 1) son necessàries 2 Cys i 2 His per la unió a DNA 2) les interaccions més freqüents es donen entre Arg-G 3) les proteïnes amb aquest domini formen homodímers 4) no és possible predir la seqüència del DNA a partir dels aa del domini. a) 1, 2, 3 b) 1, 3 c) 2, 4 d) 4 e) 1, 2, 3, 4 L’opció correcta és la “c”
8. - Troba la falsa sobre els factors de transcripció amb domini Leu-zipper: a) b) c) d) e) contenen un nucli hidrofòbic imprescindible per la unió a DNA són dímers d’ -hèlix amb 3, 6 residus/gir la cremallera de leucines és la responsable de la dimerització la regió bàsica interacciona amb els oxigens dels fosfats de l’esquelet de DNA la dimerització és possible gràcies a forces electrostàtiques entre Lys i Glu. L’opció correcta és la “a”
9. - Quines són certes sobre el domini HLH a) b) c) d) e) cada monòmer està format per 2 hèlix i un loop de més de 4 residus les regions involucrades a la dimerització són H 1 -loop -H 2 les dues anteriors la regió bàsica localitzada a l’extrem C-terminal s’uneix al solc major del DNA totes les anteriors L’opció correcta és la “c”.
10. - Senyala la falsa: a) b) c) d) e) la familia b/HLH/z conté la cremellera de Leu, el motiu HLH i una regió bàsica d’unió a DNA alguns heterodímers actuen com a reguladors negatius de l’expressió gènica. La cremallera de Leu a l’extrem C-term ajuda a la formació del dímer. Els aa que formen contactes no-específics amb el DNA són residus poc conservats. Totes són falses L’opció corracta és la “d”.
PREGUNTES ASSAIG
1. Descriu l’homeodomini i la seva interacció amb el DNA. Es tracta d’un domini dels factors de transcripció d’eucariotes que conté una estructura supersecundària del tipus hèlix-turn-hèlix. La regió del DNA que codifica haches domini s’anomena homeobox. La interacció anb el DNA té lloc a través d’uns residus de l’hèlix 3 del motiu HTH. Aquesta interacció és amb el solc major del DNA. Addicionalment, l’extrem N-terminal interacciona amb el solc menor a través de dues arginines. La conformació de l’HTH es manté gràcies a la formació d’un nucli hidrofòbic en el que intervenen els residus W 48 i F 49. L’homeodomini s’uneix al DNA com a monòmer, fet que el diferencia dels TF amb HTH de procariotes, els quals s’uneixen formant dímers. En estudis in vivo s’ha comprovat que els hoemodominis no actuen sols sinó que precisen de la interacció amb altres proteïnes. Per exemple, l’homedomini Mat alfa 2 interacciona amb els TF Mcm 1 i Mat a 1.
2. ¿Què són les regions POU? Explica la seva estructura i la interacció amb el DNA. Les regions POU són factors de transcripció d’uns 150 -160 aa, formats per un homeodomini, un domini POU-específic i una regió linker variable d’uns 24 residus que els uneix. Ambdós dominis s’uneixen en tandem al solc major del DNA a costats oposats del mateix, mitjançant un motiu hèlix-turn-hèlix. Més específicament, ho fan amb les seves hèlix reconeixedores de DNA (hèlix 3) i en el cas de l’homeodomini, a més es produeix una altra interacció amb el solc menor del DNA mitjançant residus d’arginina de l’extrem N-terminal. La seqüència que reconeixen és l’octàmer de nucleòtids 5’ATGCAAAT 3’, més concretament, l’homeodomini interacciona amb la meitat 5’ de l’octàmer (ATGC) i el domini POU-específic amb la meitat 3’ (AAAT). S’ha vist un elevat grau de similitud estructural entre el domini POU-específic i els repressors de bacteriòfags com el repressor de bacteriòfag lambda.
3. Explicació la interacció de la TATA-binding protein amb el DNA. La TATA-binding protein forma part del factor de transcripció TFIID. Reconeix la seqüència consens de la TATA box (localitzada 25 parells de bases upstream de l’inici de la transcripció). La TBP presenta dos motius cada un format per una fulla beta de 5 cadenes antiparal·leles i dues hèlixs alfa. La unió entre els dos motius a través d’un loop curt fa que la interacció amb el DNA tingui lloc a través d’una fulla beta de 10 cadenes que forma una superfície còncava. Cal destacar que a diferència de les típiques interaccions dels TF amb el DNA, la interacció de la TBP és a través del solc menor. D’altra banda, la interacció és de caràcter hidrofòbic. El DNA és distorsionat de la seva estructura B-DNA per tal de que es pugui donar la interacció amb la TBP.
4. - Descriu el motiu Zn-fingers Es tracta d’uns 30 -50 aa que s’estructuren en una fulla beta antiparal. lela a l’extrem N-term, un loop important per la interacció amb el DNA i un -hèlix de 3 voltes i mitja. Formant part del domini trobem 4 Cys ó 2 Cys+2 His que s’uneixen a l’àtom de Zn. La regió entre la Cys 2 i la Cys 3/His 1 és la de màxima interacció amb el DNA, d’uns 12 residus aproximadament. La Cys 1 es troba formant part de la lamina beta, la Cys 2 a la intersecció entre les làmines i les dues últimes Cys o les 2 His formant part de l’ hèlix. Existeixen interaccions específiques i no específiques altament conservades per diferents famílies de receptors. Tot i així, fins ara no és possible predir la seqüència de DNA a partir de la seqüència d’aa de la proteïna que s’uneixen al DNA, i viceversa. Les interaccions es donen sempre pel solc major del DNA. La interacció específica més freqüent és entre arginines de la proteïna i una guanina del DNA. Els Zn-fingers es troben en tandem, i els successius dominis s’uneixen a successives subunitats de 3 -5 pb del DNA. Les estructures de Zn-fingers revelen un mecanisme senzill i eficient de reconeixemnt específic de DNA de doble cadena.
- Slides: 64