Marta ArcabellDora Cano

Blanca PuchauVerónica Rodilla

FACTORS DE FACTORS DE TRANSCRIPCITRANSCRIPCI

ÓÓ

• 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 215Asn 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 2

Hèlix 1

Antennapedia: residus 30-50 Mat alfa 2: residus 162-182 Fragments de H-T-H

Repressor cro Tot el motiu H-T-H

Arg 5

Arg 6Gln 8

12,277 Å

15,025 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 domini POU-específic 150-160 aa regió linker variable

POU-específic

Homeodomini

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

-30aa aprox.

-Fulla beta antiparal.lela (residus 1-10)

-Alpha helix (3 ½ voltes)

MOTIU: ZN-FINGER

-Patrons de Cys i/o His units a àtoms de Zn

-2Cys separades per 2-4 aa-2His separades per 3-5 aa-El linker entre Cys2 y His1 és de 12 residus

Cys1His1

His2

Cys2

C-term

N-term

TF-IIIA (Xenopus laevis)

Zif268 (Mus musculus)

Cys40

His57

His53

His49

Arg46

Ser45

Arg42

Cys37

G7

G6

P5

P4

Rcp.glucocorticoides (Homo sapiens)

Lys461

Val462Arg466

Ser448

His451G7

T5

G4

Arg466-G4: ponts d’HLys461-G7: ponts d’HVal462-T5: F.Waals

-Domini Zn-finger: 4Cys conservades-Unió no-específic a DNA: *His452

*Ser448 (Thr)

-Unió específica a DNA:*Lys461*Val462 (no conservada)*Arg466

MOTIU: LUECINE-ZIPPER

1. Alfa-helix amb 3’6 residus/gir.2. Regió de 30 residus separats en mòduls de 7

residus: *1er: Hidrofòbic *4rt: 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.

N-term

C-term

GCN4 (S.cerevisiae)

-281 aa

-La regió C-term consta de 55aa, responsable de la dimerització, unió al solc major del DNA.

-3 regions: *cremallera de leucinas *regió bàsica (20aa) amb 8 residus carregats *regió àcida (40aa)

N-term

C-term

Regió bàsica

Nucli hidrofòbic

LeuVal

Leu

Met

Centre de dimerització

Lys

Glu Interacció electrostàtica

Interacció amb DNA

Asn235

MOTIU: HLH

MaxMyoD

Monòmer MyoD

loop

N-term

C-term

bàsicaH1

H2

Seqüèmcia palindròmica

Interacció MyoD-DNA

Arg111

Glu118

Thr115

N-term

C-termzipper

H2H1

bàsicab/HLH/zp

Familia de factors de transcripció:-b/z-b/HLH-b/HLH/z

PREGUNTES PEMPREGUNTES 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

La opció correcte és la “a”

2. Pel que fa a la TBP senyala l’opció correcta:

a) Com la majoria de Factors de Transcripció la interacció amb el DNA té lloc a través del solc major.

b) La interacció amb el DNA és bàsicament hidrofòbicac) La TBP indueix canvis estructurals en el DNAd) Les opcions a i b són correctese) Les opcions b i c són correctes

L’opció “e” és la correcta.

3. Marca l’opció correctaa) 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 DNAd) Les opcions b i c són verdaderese) 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 tandemb) la region d’unió a DNA compren la regió entre la Cys1-

Cys3c) les 2 anteriorsd) els factors de transcripció s’uneixen DNA per ponts

d’higrogen exclusivamente) 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 DNA2) les interaccions més freqüents es donen entre Arg-G3) les proteïnes amb aquest domini formen

homodímers4) no és possible predir la seqüència del DNA a partir

dels aa del domini. a) 1, 2, 3b) 1, 3c) 2, 4d) 4e) 1, 2, 3, 4

L’opció correcta és la “c”

8.- Troba la falsa sobre els factors de transcripció amb domini Leu-zipper:

a) contenen un nucli hidrofòbic imprescindible per la unió a DNA

b) són dímers d’-hèlix amb 3,6 residus/girc) la cremallera de leucines és la responsable de la

dimeritzaciód) la regió bàsica interacciona amb els oxigens dels

fosfats de l’esquelet de DNAe) 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) cada monòmer està format per 2 hèlix i un loop de més de 4 residus

b) les regions involucrades a la dimerització són H1-loop-H2

c) les dues anteriorsd) la regió bàsica localitzada a l’extrem C-terminal

s’uneix al solc major del DNAe) totes les anteriors

L’opció correcta és la “c”.

10.- Senyala la falsa:

a) la familia b/HLH/z conté la cremellera de Leu, el motiu HLH i una regió bàsica d’unió a DNA

b) alguns heterodímers actuen com a reguladors negatius de l’expressió gènica.

c) La cremallera de Leu a l’extrem C-term ajuda a la formació del dímer.

d) Els aa que formen contactes no-específics amb el DNA són residus poc conservats.

e) Totes són falses

L’opció corracta és la “d”.

PREGUNTES PREGUNTES ASSAIGASSAIG

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 W48 i F49. 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 alfa2 interacciona amb els TF Mcm1 i Mat a1.

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 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 30-50aa 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 2Cys+2His que s’uneixen a l’àtom de Zn. La regió entre la Cys2 i la Cys3/His1 és la de màxima interacció amb el DNA, d’uns 12 residus aproximadament.

La Cys1 es troba formant part de la lamina beta, la Cys2 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 3-5pb del DNA.

Les estructures de Zn-fingers revelen un mecanisme senzill i eficient de reconeixemnt específic de DNA de doble cadena.