4 July 2022, 23:00 Анна Солдатенко

Ученые раскрыли важную роль ДНК-связывающих участков белков во взаимодействии с другими белками

Выяснилось, что «цинковые пальцы» факторов транскрипции, регулирующих активность генов, также обеспечивают их взаимодействие с другими белками. Это показали исследования комплекса дозовой компенсации, обусловливающего нормальную работу мужских Х-хромосом у дрозофил, однако результаты, вероятнее всего, справедливы и для других высших многоклеточных организмов.

Ученые раскрыли важную роль ДНК-связывающих участков белков во взаимодействии с другими белками
Влияние однонуклеотидных замен (подробнее - в статье)

Транскрипция, то есть синтез РНК на матрице ДНК, — один из важнейших этапов реализации наследственной информации. Именно от ее прохождения зависит не только то, как будет функционировать конкретная клетка, но и правильность развития тканей и целого организма. Без «помощников» не обойтись, и в их роли выступают особые белки — факторы транскрипции. Последние (иногда в составе целых комплексов) взаимодействуют с нуклеиновыми кислотами и другими белками, способствуя их работе или, напротив, мешая ей.

«Хотя известны многие участки связывания транскрипционных факторов с мишенями, до сих пор остается непонятным, как именно происходит взаимодействие, особенно если “посадочное место” не имеет сформированной пространственной структуры», — рассказывает Артем Бончук, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник группы структурной биологии регуляторных факторов Института биологии гена РАН.

Сотрудники Института биологии гена РАН и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова сконцентрировались на изучении двух важных белков, обусловливающих нормальное протекание транскрипции на Х-хромосомах самцов. Первый — белок CLAMP, связывающийся с определенными участками ДНК. Второй — MSL2, являющийся компонентом комплекса дозовой компенсации, который характерен для мужской Х-хромосомы и усиливает активность генов, необходимых для развития самца. Судя по всему, MSL2 играет важную роль в узнавании целевой хромосомы; также точно известно, что именно он (точнее, его неструктурированный участок) взаимодействует с CLAMP.

«Со стороны последнего участвует N-концевой домен, в том числе и один из так называемых “цинковых пальцев” — особым образом устроенный фрагмент, действительно напоминающий большой и указательный палец, сжимающие ионы цинка. Домены этого типа очень часто встречаются в транскрипционных факторах высших многоклеточных организмов. Они способны связываться с ДНК и специфично узнавать определенные последовательности. Вместе с тем, наши эксперименты показывают, что эти “цинковые пальцы” могут играть ключевую роль и в белок-белковых взаимодействиях», — объясняет Артем Бончук.

Чтобы проверить это, авторы исследовали структурную основу взаимодействия между белками CLAMP и MSL2. Для этого они использовали метод ЯМР-спектроскопии, а также проверяли, как мутации в целевых участках повлияют на развитие мушек дрозофил. В результате ученым впервые удалось показать особенности стабильного взаимодействия «цинковых пальцев» наиболее распространенного вида C2H2 с неструктурированными пептидами.

«Мы обнаружили, что N-концевой домен C2H2 белка скользящего зажима взаимодействует с MSL2 с помощью тех аминокислотных остатков, которые не используются для распознавания ДНК. Кроме того, только одновременные замены нескольких остатков на границе участка связывания значительно ослабляли взаимодействие и нарушали работу комплекса дозовой компенсации», — делится результатами Софья Марьясина, сотрудница лаборатории магнитной томографии и спектроскопии факультета фундаментальной медицины МГУ имени М.В. Ломоносова.

Авторы предполагают, что открытие справедливо в целом для «цинковых пальцев» типа C2H2 — классического и наиболее широко распространенного среди факторов транскрипции эукариот.

News article publications

Read also

Биологи объяснили «всеядность» уникального каротиноид-связывающего белка
Его секрет оказался в том, что он не «поглощает» лиганд полностью, а лишь его гидрофобный фрагмент. Почему ближайшие родственники белка так не могут — пока не совсем ясно, но уже есть предположения
Molecular Biology
NMR spectroscopy
Structural Biology
4 May 2023
Присутствие фтора повлияло на противораковую активность аналогов куркумина
Ученые определили пространственную структуру молекул синтетических аналогов куркумина — природного соединения с противоопухолевой активностью. Синтетические аналоги предпочтительнее самого куркумина, поскольку они лучше усваиваются в человеческом организме. Авторы выяснили, что введение атома фтора в исследуемые соединения приводит к изменению их пространственной структуры, что может быть связано с повышенной противораковой активностью. Полученные данные будут полезны при разработке новых лекарственных препаратов для борьбы с онкологическими заболеваниями.
Molecular Biology
Oncology
Structural Biology
5 January 2024
Биофизики раскрыли структуру активного центра тромболитического фермента пиявки
В дальнейшем это поможет сконструировать искусственную биомолекулу, устойчивую к биологическим жидкостям и, возможно, более активную. Она ляжет в основу новых лекарств против тромбозов
Molecular Biology
Structural Biology
27 April 2023
Модель инсулиновых рецепторов в мембране поможет в создании таргетных лекарств
Группе российских ученых удалось выяснить различия структуры мембранных доменов в семействе рецепторов инсулина, а также объяснить факторы, влияющие на их функционирование
Molecular Biology
NMR spectroscopy
29 March 2023
«Фосфатная метка» оказалась важной для работы белка, связанного с лейкозом
Ученые раскрыли механизм его взаимодействия с белком-регулятором, что поможет при разработке новых лекарств от лейкоза и некоторых иных типов рака
Molecular Biology
Structural Biology
7 December 2022
Белок шелкопряда поможет понять, как защитить глаза
Он схож с тем белком, что обеспечивает защиту сетчатки от окислительного стресса и дегенерации. Раскрытие авторами его структуры позволит разработать эффективные лекарства от офтальмологических заболеваний
Biotechnology
Molecular Biology
Structural Biology
10 November 2022