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《中国遗传学会第八次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编(2004-2008)》2008年
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C-MYB转录因子选择性识别mim-1基因启动子的准反向回文序列基序

杨朔  
【摘要】:转录调控因子 c-Myb 是 Myb 转录因子超家旅中的一员,在造血细胞的分化和增殖过程中起重要作用。c-Myb 的 DNA 结合结构域(DNA binding domain,DBD)由3个不完全重复的结构单元串连组成,分别命名为 R1、R2和 R3,该 DBD 能够特异性的识别包含有 yAACNG 基序的 DNA 序列,其中 R2R3是能够完成特异性 DNA 识别的最小结构单元。核磁共振研究结果表明, c-Myb DBD 中的 R3能够特异性识别 yAACNG 基序中的 AAC 核,而 R2与后半位点中的 G 发生特异性作用。鸡骨髓瘤蛋白基因 mim-1是受 Myb 特异性调控的靶基因之一,在其启动子区序列中包含有3个 Myb 特异性结合位点 A、B 和 C,其中 A 位点与 Myb DBD 具有最强的结合能力。序列分析表明,A 位点上一段7个碱基长度的序列形成了一个具有准回文结构的双 Myb 结合位点,即在正义和反义链上各有一个 AACNG 基序可供 Myb 识别,前人推测该结构造成了 A 位点具有最强的 Myb 结合能力。但是该推论并未得到实验证实,而且 Myb DBD 特异性识别该双位点的分子机理也尚未明确。为了明确 c-Myb DBD 识别 A 位点的分子机制.我们对 A 位点双 AACNG 基序中各个位置进行系统的单碱基替换,来研究该位点与 c-Myb DBD 相互作用时的结合特异性。结果表明:c-Myb DBD 与 A 位点的结合反应为一个一级反应,在该反应中未发现多分子的协同作用。反应的高度特异性主要集中在 TAACGG 基序中的 AAC 核,后半位点 GG 显示了可调的特异性,进一步的碱基替换实验证明,TAACGG 基序中,相对于前一个 G,末位的 G 具有更高的识别特异性:而存在于互补链上的 AAACCG 基序不能被 c-Myb DBD 特异性识别。在此基础上,我们将已报道的 c-Myb RZR3与 TAACTG 基序相互作用的溶液机构模型1MSE 作为起始结构, 通过 DNA 替换的方式,分别建立了 R2R3与 A 位点中 TAACGG 基序以及 R2R3与 AAACCG 基序结合的结构模型,通过分子动力学模拟以及对蛋白质、DNA 的局部构像变化检测来解析 R2R3选择性识别 A 位点中 TAACGG 基序的分子机制。该部分结果显示:在 A 位点的准回文结构双结合部位中,相对于互补链上的 AAACCG 基序,正义链上的 TAACGG 基序的 DNA 局部构象和可变型性更有利于 R2R3的结合,蛋白质氨基酸残基和 DNA 的碱基形成的氢键具有更高的稳定性,所形成的蛋白质-DNA 复合物具有更稳定的结构。因而,A 位点准回文结构内在的分子不对称性决定了 R2R3在识别该位点时倾向于选择性结合 TAACGG 基序。同时,结构分析发现 R2R3与 TAACGG 基序作用时,R2可以随机性的选择与后半位点的两个 G 形成氢键。二者区别仅仅是与最后的 G 形成氢键的几率略大,这样的结构特性决定了 R2R3在识别 TAACGG 基序的后半位点时显示山可调的特异性。转录因子特异性结合位点内在的结构特性有利于转录因子的 DBD 区分序列相近的识别位点。这一特征对于转录因子特异性识别及调控其靶基因具有重要的生物学意义。
【作者单位】:吉林省农业科学院
【分类号】:Q75

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