FACTORS DE TRANSCRIPCIÓ

FACTORS DE TRANSCRIPCIÓ

Maria SeguraXavier Serra

Gemma SoldevilaXavier Viñals

ÍNDEX

1. Introducció

2. Zinc finger

I) 2-cisteïna 2-histidina

II) Multicisteïna

3. Helix-turn-helix

I) Homeodomini

II) POU (Pit-Oct-Unc)

III) PAX (Paired box)

4. Domini bàsic d'unió al ADN (basic domain)

I) Leucine zipper

II) Helix-loop-helix

5. Conclusions

1. INTRODUCCIÓ

Proteïna amb habilitat d’unir-se a l’ADN

Específicament

Capacitat moduladora de la transcripció

Interacció amb altres factors

Interacció amb l’ARN polimerasa

Estructura modular

Factor de transcripció

Unió hormona

Activació transcripció

Unió al DNA

Receptor glucocorticoides

DITS DE ZINC

Dits de zinc 2 Cys + 2 His

Dits de zinc multicisteïna

DITS DE ZINC: 2cys + 2 his

2 cadenes β antiparal·leles i una α-hèlix

Ió zinc juga paper crucial per a l’estabilitat

Mutació Cys per Ser impedeix unió a zinc i enzim no funcional

Seqüència consens:

Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X3-His

Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X3-His Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X3-His Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X3-His

Interacció amb el solc major del DNA

Nombre de dits de zinc variable:


Interacció amb el solc major del DNA

Nombre de dits de zinc variable:Organisme Gen Nombre de fingers

Drosophila

KruppelHunchback

SnailGlass

4645

LlevatADRISW15

23

XenopusTFIIIA

Xfin9

37

Rata NGF-1A 3

Mouse

MK1MK2Egr 1Evi 1

793

10

HumanSp1TDF

313


Exemple: TFIIIA

Regula transcripció per RNA 5S ribosomal mitjançant polIII

Unió a C-block de regió de control intern (ICR)

DITS DE ZINC: 2cys + 2 his. Exemple TFIIIA

1tf3.pdb

Estructura TFIIIA


2 cadenes β antiparal·leles i una α-hèlix

Zn estabilitza

Unió via solc major

1tf3.pdb

Estructura TFIIIA



Residus d’interacció: -1, +2, +3 i +6 inici hèlix

Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X3-His

1tf3.pdb

Electronegativitat

Electropositivitat

Reconeixement DNA – proteïna: complementarietat

Estructural

Electrostàtica

Ponts d’hidrogen i enllaços Van der Waals


Contactes amb l’esquelet de DNA

Cadena codificant i no codificant


1tf3.pdb

Contactes amb l’esquelet de DNA

Ponts d’hidrogen

Enllaços Van der Waals


1tf3.pdb

Alineament seqüència

Alineament estructural i superposició

DITS DE ZINC: 2cys + 2 his. Superposició i alineament

1a1fB FQC---RICMRNFSRSDHLTTHI-RTHTG1a1fC FAC---DICGRKFARSDERKRHT-KIHL-1are1 FVC---EVCTRAFARQEALKRHY-RSHTN1bbo2 YIC---EECGIRKK-PSMLKKHI-RTHTD1tf31 YICSF-ADCGAAYNKNWKLQAHL-SKHTG 1tf32 FPCKE-EGCEKGFTSLHHLTRHS-LTHTG1tf33 FTCDS-DGCDLRFTTKANMKKHFNRFHN-1bhi1 --CTA-PGCGQRFTNEDHLAVHK-HKH--1rmd --CPA-QDCNEEVS-LEKYNHHV-SSH--1tf6A1 --CSF-ADCGAAYNKNWKLQAHL-CKH-- 1tf6A2 --CKE-EGCEKGFTSLHHLTRHS-LTH--1tf6A3 --CDS-DGCDLRFTTKANMKKHFNRFH--1tf6A4 --CPH-EGCDKRFSLPSRLKRHE-KVH--1tf6A5 --CKKDDSCSFVGKTWTLYLKHVAECH--1yuiA --C---PICYAVIRQSRNLRRHLELRH-- 1zfd1 --CDH-PGCDKAFVRNHDLIRHK-KSH--1znf1 --C---GLCERSFVEKSALSRHQ-RVH-- * * * *



Cys / his phe / leu

DITS DE ZINC: 2cys + 2 his. Superposició i alineament

Alineament seqüència

Alineament estructural i superposició

1znf1 YKC--G-LCERSFVEKSALSRH-QR-VHKN--1tf6A3 FTCD-SDGCDLRFTTKANMKKHFNRFH-NIK-1bhi1 --CT-APGCGQRFTNEDHLAVH-KHK--H---1tf6A4 YPCKKDDSCSFVGKTWTLYLKHVAEC--H---1tf6A5 YPCKKDDSCSFVGKTWTLYLKHVAEC--H---1rmd VKCPA-QDCNEEV-SLEKYNHHV-SS--HK--1tf6A1 YICSF-ADCGAAYNKNWKLQAHL-CK--HTGE1tf6A2 FPCKE-EGCEKGFTSLHHLTRHS-LT--HT--



Cys / his phe / leu Score 7,81

RMS 0,711tf3.pdb

DITS DE ZINC

Dits de zinc 2 Cys + 2 His

Dits de zinc multicisteïna

DITS DE ZINC: multicisteïna

Típic de família de receptors d’esteroides o hormones tiroidees

2 dits, cadescun dels quals conté 4 residus Cys

No residus conservats leu i phe


Cys-X2-Cys-X13-Cys-X2-Cys-X15,17-Cys-X5-Cys-X9-Cys-X2-Cys-X4-CysCys-X2-Cys-X13-Cys-X2-Cys-X15,17-Cys-X5-Cys-X9-Cys-X2-Cys-X4-Cys

Regió important interacció DNA

Els dos dits formen un únic motiu estructural

2 α – hèlix perpendiculars amb el zinc a la base de cada hèlix


1r4i.ent

Unió al DNA de forma específica a seqüències palindròmiques o repeticions directes

El receptor forma homo o heterodímers amb altres receptors


RxR RxR

AGGTCANAGGTCA

RxR RAR

AGGTCANNAGGTCA

RxR VDR

AGGTCANNNAGGTCA

1r4i.ent

Interaccions

- Forces de Van der Waals

- Ponts d’hidrogen

Residus Distància d’enllaç Tipus

Arg 568 - Val 567 3.1 Å

Lys 563 - G2 3.3 Å

Arg 568 - T5 3.4 Å

Ser 580A - Ser 580B 2.7 Å i 3.6 Å


1r4i.ent

HÈLIX-GIR-HÈLIX: Homeodomini

Domini d’unió a l’ADN:

3 hèlix α

Hèlix IHèlix IIHèlix III

Motiu hèlix-gir-hèlix

Hèlix III

Hèlix II

Hèlix I

N-terminal

1enh.pdb

SCOP

Classe: proteïnes tot alfa

Plegament: 3 hèlix d’unió a l’ADN/ARN

Superfamília: Homeodomini-like

Família: Homeodomini


Hèlix de reconeixement

Solc major

Extrem N-terminal

Solc menor

9ant.pdb


Seqüència de 60 aminoàcids altament conservada:

Arg 5 Ile 47

Asn 51

Gln / Lys 50

ATTAXX

P02836|HME -----DEKRPRTAFSSEQLARLKREFNENRYLTERRRQQLSSELGLNEAQIKIWFQNKRAKIKKSTGSKNPLA-pdb|1HOM| -----MRKRGRQTYTRYQTLELEKEFHFNRYLTRRRRIEIAHALCLTERQIKIWFQNRRMKWKKENKTKGEPG-pdb|1AHD| -----MRKRGRQTYTRYQTLELEKEFHFNRYLTRRRRIEIAHALSLTERQIKIWFQNRRMKWKKENKTKGEPG-pdb|2HOA| -----MRKRGRQTYTRYQTLELEKEFHFNRYLTRRRRIEIAHALSLTERQIKIWFQNRRMKWKKENKTKGEPG-pdb|1SAN| -----------MTYTRYQTLELEKEFHFNRYLTRRRRIEIAHALSLTERQIKIWFQNRRMKWKKENKTKGEPG-pdb|9ANT| ----------RQTYTRYQTLELEKEFHFNRYLTRRRRIEIAHALSLTERQIKIWFQNRRMKWKKEN--------pdb|1B8I| ----FYPWMARQTYTRYQTLELEKEFHTNHYLTRRRRIEMAHALSLTERQIKIWFQNRRMKLKKEI--------pdb|1FTZ| ----MDSKRTRQTYTRYQTLELEKEFHFNRYITRRRRIDIANALSLSERQIKIWFQNRRMKSKKDRTLDSSPEHpdb|1B72| ARTFDWMKVLRTNFTTRQLTELEKEFHFNKYLSRARRVEIAATLELNETQVKIWFQNRRMKQKKRERE------pdb|1JGG| --------RYRTAFTRDQLGRLEKEFYKENYVSRPRRCELAAQLNLPESTIKVWFQNRRMKDKRQ---------pdb|3HDD| --------RPRTAFSSEQLARLKREFNENRYLTERRRQQLSSELGLNEAQIKIWFQNKRAKIKK----------pdb|2HDD| -------KRPRTAFSSEQLARLKREFNENRYLTERRRQQLSSELGLNEAQIKIWFKNKRAKIK-----------pdb|1HDD| --------RPRTAFSSEQLARLKREFNENRYLTERRRQQLSSELGLNEAQIKIWFQNKRAKIKKS--------- .. * * .** *.. ** .. * * * .*.**.*.* * *


Exemple: proteïna Antennapedia (Drosophila)

Seqüència d’ADN: ATTACC

ResidusDistànci

aTipus d’enllaç

Lys46 - G405

4.8 Å Mediat per aigua

Ile47 - T521


Glu50 - G522


Asn51 - A520

2.8 Å2.7 Å

Ponts d’hidrogen

Arg5 - T518

2.5 Å Pont d’hidrogen

9ant.pdb


9ant.pdb


Seqüència de 60 aminoàcids altament conservada:

Superposició amb STAMP

RMSD = 0.83

Score = 7.62

Domini bipartit:

- Domini específic POU (POU-S)

- Seqüència d’entre 74 i 82 aminoàcids

- 4 hèlix α

- Homeodomini POU (POU-H)

- Seqüència de 60 aminoàcids

- 3 hèlix α

- Seqüència enllaçant no conservada d’entre 15 i 56 aminoàcids

HÈLIX-GIR-HÈLIX: POU (Pit-Oct-Unc)

Domini bipartit:

- Domini específic POU (POU-S)

- Homeodomini POU (POU-H)

- Seqüència enllaçant

SCOP


Plegament: 3 hèlix d’unió al’AND/ARN


Família: Homeodomini Motiu hèlix-gir-hèlix


Hèlix I

Hèlix IIHèlix III

Hèlix IV

Hèlix II

Hèlix III Hèlix I

POU-SPOU-H

Seqüència enllaçant entre l’extrem N-terminal del motiu POU-H i l’hèlix IV del moitu POU-S

1oct.pdb

ATGCAAAT


Unió a seqüències d’ADN globalment divergents però localment

conservades:

Exemple: Oct-1

AATGCAAATT

CAATATGATAATGAGG

CATGCAAATT

CACTCAAGCCAATTAGGAG

ATGCAAAT

POU-S POU-H


Domini específic POU

(POU-S)

Homeodomini POU

(POU-H)

A

A

A

A

C

G

T

T

Exemple: Oct-1

A T G C A A A T

1oct.pdb

HÈLIX-GIR-HÈLIX: PAX

Dos subdominis globulars

N-Terminal

C-Terminal

Cadena polipeptídica d’unió

SCOP


Plegament: 3 hèlix d’unió a l’ADN/ARN


Família: Domini Paired

6pax.pdb


Interacció amb l’ADN

Dominis globulars

N-terminal

C-terminal

Cadena polipeptídica

Amb quin solc interaccionen?

Solc major

Solcmenor Solc major

Motiu hèlix-gir-hèlix

6pax.pdb


Interaccions

- Forces de Van der Waals

- Ponts d’hidrogen

- Enllaços a través d’aigües

Residus Distància d’enllaç Tipus

Asn 14 - G9 2.7 Å i 4.6 Å

Gly 15 - G10 2.2 Å

Asn 47 - T2 4.8 Å

Ile 68 - G10, T11 2.7 Å i 3.6 Å

Gly 69 - T11 2.7 Å

Gly 70 - G13 2.9 Å

Ser 118 - G17 3.7 Å

Arg 122 - T16 2.8 Å

Arg 125 - T19 3.6 Å6pax.pdb


Conservació dels gens PAX

La família dels gens PAX presenta 9 proteïnes en mamífers

S’agrupen en 4 grups a partir de la similaritat de seqüència

PAX1 - PAX9

PAX3 - PAX7

PAX4 - PAX6

PAX2 - PAX5 - PAX8


Superposició amb STAMP

Score 9.25

RMS 1.43

Score 5,60

RMS 0,92

4. DOMINI BÀSIC D’UNIÓ AL DNA

Domini d’unió a l’ADN

Regió bàsica que estableix diferents tipus d’enllaç amb l’ADN

Cal la dimerització de la proteïna Estratègies:

Leucine zipper

Helix-loop-helix

Helix-loop-helix/ leucine zipper

4.1. LEUCINE ZIPPER

SCOP

Classe: Coiled coil proteins

Plegament: Coiled coil paral·lel

Superfamília: Domini leucine zipper

Família: Domini leucine zipper

Dues α-hèlix paral·leles right handed Motiu coiled coil

Regió rica en leucines Dimerització

Regió bàsica Unió a l’ADN

4.1. LEUCINE ZIPPER



Correcta estructura de la proteïna Unió a l’ADN per la regió bàsica

L - X6 - L - X6 - L - X6 - L - X6 - L

L - X6 - L - X6 - L - X6 - L - X6 - L

Hèlix 1

Hèlix 2

4.1. LEUCINE ZIPPER

Regió bàsica Unió a l’ADN Reconeixement de palíndroms

Interacció amb el solc major

Solc major Solc major

Solc menor

4.1. LEUCINE ZIPPER

Estudi estructural c/EBP α Rattus norvegicus

Regula diferenciació adipòcits i neutròfils

Regió bàsicaLeucines

ADN reconegut

1nwq.pdb

4.1. LEUCINE ZIPPER


Interaccions

hidrofòbiques

Interaccions

hidrofòbiquesAsn 321: pont

hidrogen

4.1. LEUCINE ZIPPER


Ponts sal: Asp 320 – Arg 325

Glu 334 – Arg 339

Interaccions

hidrofòbiques

4.1. LEUCINE ZIPPER

Regió bàsica Unió a l’ADN A - T - T - G - C - G - C - A - A - T

T - A - A - C - G - C - G - T - T - A

Altres

residus

bàsics

Arg 300

Electrostàtic

4.1. LEUCINE ZIPPER

Regió bàsica Unió a l’ADN Ponts

d’hidrogen

Asn 292Arg 289

A - T - T - G - C - G - C - A - A - T

T - A - A - C - G - C - G - T - T - A

4.1. LEUCINE ZIPPER

Regió bàsica Unió a l’ADN Forces de

Van der

Waals

Val 296

Ala 295

Ser 299

A - T - T - G - C - G - C - A - A - T

T - A - A - C - G - C - G - T - T - A

4.1. LEUCINE ZIPPER

Aliniament basat en seqüència

4.1. LEUCINE ZIPPER

Superposició estructural (STAMP)

Aliniament basat en estructura

Score: 7.39

RMS: 1.98

4.1. LEUCINE ZIPPER4.1. LEUCINE ZIPPER

Aliniament basat en estructura:

Stamp:

Stamp a partir d'un aliniament:

Score: 7.39

RMS: 1.98

Score: 7.08

RMS: 0.81

4.2. HELIX-LOOP-HELIX (HLH)

SCOP

Classe: Proteïna tot alfa

Plegament: HLH-like

Superfamília: HLH

Família: HLH

Regió hèlix loop hèlix Dimerització


Unió monòmers Feix 4 hèlix alfa

left-handed paral·leles

5' - C – A – N – N – T – G - 3'

3' - G – T – N – N – A – C - 5'

E-box


Core hidrofòbic

Estudi estructural Pho4 (Saccharomyces cerevisiae)

Regió hèlix - loop - hèlix Dimerització

1a0a.pdb


Core hidrofòbic

Pont d’hidrogen:

Tyr 52 – Gln 57


Regió hèlix - loop - hèlix Dimerització

5' - G – C – A – C – G – T – G – G – G - 3'

3' - C – G – T – G – C – A – C – C – C - 5'



E-box

Histidina 5

Glutamina 9

Arginina 13

B

A


4.2. COMPARACIÓ HLH i HLH/Z

Superposició estructural

Hèlix - loop - hèlix

Hèlix - loop – hèlix / Leucine Zipper



HLH i HLH/Z

Score: 5.29

RMS: 1.91



5. PREGUNTES PEM

1. 1. Com es classifiquen tradicionalment els factors de transcripció?2. a) En funció de l'estructura que adopten a l'unir-se al DNA b) En funció de les bases del DNA a les quals s'uneixen c) a i b són certes d) En funció de la seva mida e) Totes són certes

5. PREGUNTES PEM

2. Respecte els dits de zinc 2 cys + 2 his

a) Interaccionen amb el solc major del DNA b) Tenen un nombre de dits de zinc variable c) a i b són certes d) No presenten una seqüència consens e) Totes són certes

5. PREGUNTES PEM

3. Respecte els dits de zinc, senyala la resposta correcta:

a) Els dits de zinc multicisteïna tenen dos àtom de Zn a la base de cada alfa-hèlix

b) Els dits de zinc 2 cys + 2 his fan contactes només amb la cadena codificant del DNA

c) En la família de factors de transcripció dels dits de zinc es produeixen interaccions només per ponts d'hidrogen

d) Els dits de zinc multicisteïna s'uneixen a seqüències palindròmiques o repeticions directes

e) Cap de les anteriors és certa

5. PREGUNTES PEM

4. Quina de les següents afirmacions és falsa respecte a l’Homeodomini?

a) Interacciona amb l’ADN a través del solc major i del menor

b) Està format per tres hèlix alfa

c) L’hèlix de reconeixement interacciona amb el solc major

d) L’extrem N-terminal és essencial per a que s’estableixi la interacció amb

l’ADN

e) Presenten un motiu hèlix-gir-hèlix

5. PREGUNTES PEM

5. Quines de les següents afirmacions són correctes?

1) La seqüència enllaçant entre els dominis POU és molt flexible

2) Els dos dominis de les proteïnes POU tenen el mateix nombre d’hèlix

alfa

3) La seqüència enllaçant de les proteïnes PAX és important per a la

interacció amb l’ADN a través del solc menor

4) Els dominis de les proteïnes PAX no tenen el mateix nombre d’hèlix

alfa

a) 1, 2 i 3

b) 1 i 3

c) 2 i 4

d) 4

e) 1, 2, 3, 4

5. PREGUNTES PEM

6. Quins d'aquests factors de transcripció han de dimeritzar per tal d'unir-

se al DNA?

1) POU

2) Hèlix-loop-hèlix

3) Zinc finger 2CYS - 2HIS

4) Leucine zipper

a) 1, 2 i 3

b) 1 i 3

c) 2 i 4

d) 4

e) 1, 2, 3, 4

5. PREGUNTES PEM

7. Quin tipus d'interaccions s'estableixen en la dimerització de les leucine

zipper?

1) Ponts d’hidrogen

2) Interaccions hidrofòbiques

3) Ponts salins

4) Forces de Van der Waals

a) 1, 2 i 3

b) 1 i 3

c) 2 i 4

d) 4

e) 1, 2, 3, 4

5. PREGUNTES PEM

8. Quins d'aquests factors de transcripció utilitzen un domini bàsic per unir-se al DNA?

a) Leucine-zipperb) Helix-loop-helixc) Les dues anteriorsd) Zinc fingerse) Totes les anteriors

9. En referència a l’homeodomini, assenyala l’afirmació CORRECTA:

a) No s’uneix a l’ADNb) Presenta un sol domini amb plegament sandwich greek-keyc) Té un motiu hèlix-turn-hèlixd) Té un plegament tot betae) Està format per quatre dominis

5. PREGUNTES PEM

10. Una de les següents afirmacions és característica de l’homeodomini (assenyala la CORRECTA):

a) L’hèlix de reconeixement s’uneix al solc menor de l’ADNb) La seva seqüència està molt poc conservadac) Tan l’extrem C-terminal com l’N-terminal són essencials per la unió a l’ADNd) El motiu hèlix-turn-hèlix està format per dues hèlix αe) La unió a l’ADN es fa sobre una seqüència no específica

5. PREGUNTES PEM

11. Quina o quines de les següents característiques NO ho són del domini POU:

1) Té un domini bipartit (POU-H i POU-S)2) No hi ha seqüència enllaçant entre els dos dominis3) Tan el domini POU-H com el POU-S tenen el motiu hèlix-turn-hèlix4) Presenta un domini dit de zinc

a) 1, 2 i 3b) 1 i 3c) 2 i 4d) 4e) 1, 2, 3 i 4

5. PREGUNTES PEM

FACTORS DE TRANSCRIPCIÓ

Documents

Transcript of FACTORS DE TRANSCRIPCIÓ