[분자생물학] 11.2 : TFIID의 구조와 기능 - 2

 

 

이번 포스트에서는 저번 포스트에 이어 TFIID의 구조, 그리고 기능에 대해 알아보자.

 

 

지난 포스트 말미에 TFIID와 관련된 각종 TAF들에 대해 알아보고 있었음. 

 

 

 

 

위 그림에는 photo-crosslink method를 이용해 TAF가 DNA에 binding하는지에 대해 다시금 확인한 실험결과가 나타나 있음.

 

 

이 때 photo-crosslink란 빛에 반응하는 nucleotide를 이용해 DNA를 합성시킨 후 빛을 가해주게 되면 nucleotide가 reactive해지며 주변에 있는 단백질들과 crosslink를 형성하게 되는 방식이며, 이 방법을 이용해 protein-DNA interaction을 확인함. 이 때 위 그림의 gel 상에 나타난 검은색 signal은 DNA labeling signal임. (만약 DNA 주변에 결합한 단백질이 있었다면 reactive DNA와의 crosslink를 통해 단백질 band가 관찰될 것임)

 

 

보면 TFIID 전체를 넣어준 경우 두 개의 뚜렷한 단백질 band가 관찰됨. 그런데 이 두 개의 band는 TBP, TAF1, TAF2만 같이 넣어준 경우에도 관찰됨. 따라서 이를 통해 두 개의 뚜렷한 단백질 band의 정체는 각각 TAF1, TAF2라는 것을 알 수 있음.

 

 

 

 

 

한편 위 그림에는 TAF1, TAF2가 구체적으로 어느 곳에 붙는지를 확인하기 위해 수행한 footprint 결과가 나타나 있음.

 

 

 

보면 TBP만 넣어줬을 때는 TATA box 쪽에서만 footprint가 나타난 반면 TBP와 함께 TAF1, TAF2를 넣어주었을 때는 TATA box 영역과 함께 initiator 영역에서도 footprint가 나타남. 즉, TAF1, 2가 initiator와 같은 TATA box 이외의 promoter element에 결합한다는 것을 알 수 있음.

 

 

(참고로 위 결과에는 나타나있지 않지만 TBP와 함께 TAF1, TAF2 중 하나만 넣어준 경우에는 TBP만 넣어줬을 때와 동일한 결과가 나옴. 이는 TAF1, 2가 서로 협력 관계에 있으며, 둘이 다 있어야 비로소 전사를 촉진시킬 수 있다는 것을 말해줌)

 

 

 

지금까지 알려진 지식에 따르면 TFIID를 구성하는 각각의 element들은 promoter와 아래와 같은 상호작용을 할 것으로 보임.

 

 

 

 

우선 (a)부터 살펴보자. 이 경우 promoter에 TATA box와 Inr이 있음. 보면 우선 TATA box를 인식해 TBP가 달라붙음. 이후 Inr에 의해 TAF1, 2가 붙고 결과적으로 총 13개의 TAF가 달라붙어 TFIID를 형성하게 됨. (참고로 맨 아랫줄에 나타난 것은 minimal subunit들로, 결합에 관여하는 핵심적인 subunit을 보기 쉽게 나타내 준 것임)

 

 

다음으로 (b)를 살펴보자. 이 경우 promoter에 Inr과 DPE가 있음. 이 promoter에는 TATA box가 없으므로 TBP는 결합하지 못함. 그러나 Inr, DPE에 TAF1, 2가 결합할 수 있고, 결국 TAF 1, 2에 의해 나머지 TAF가 assemble될 뿐만 아니라 TBP까지도 assemble되어 결과적으로 완전한 TFIID가 조립됨.

 

 

마지막으로 (c)를 살펴보자. 이 경우 promoter에 GC box만 존재함. 이 경우 직접적으로 TBP, TAF1, 2가 붙을 수 있는 DNA region은 없음. 그럼에도 Sp1이라는 activator에 의해 GC box가 인식되고, Sp1이 TAF 4와 결합함에 이어, TAF4가 TAF1, 2, TBP를 비롯한 나머지 TAF들을 다 불러모으게 되어서 결과적으로 이 경우에도 완전한 TFIID가 형성됨.

 

 

 

 

이 때 위 그림 맨 아랫줄처럼 그냥 몇 가지 minimal subunit만 존재하면 되지 왜 저렇게 많은 TAF들이 결합하는지에 대해 의문을 가질 수도 있음.

 

 

 

 

이에 대한 나름의 대답이 위 그림에 나타나 있음. 보면 TBP와 적은 수의 TAF 만으로는 모든 activator에 의한 activation을 받지 못해 전사가 일어나지 않을 수도 있으나, 비로소 모든 TAF가 다 assemble되고 나면 주변의 다양한 activator로부터 activation을 받아 전사를 진행할 수 있게 됨. (조금 더 엄밀히 말하자면 많은 수의 TAF가 있기에 다양한 수준에서 전사를 regulation할 수 있음)

 

 

 

참고로 TAF1은 심지어 enzymatic activity도 가지고 있음. 크게 두 가지 activity를 가지고 있는데, 하나는 histone acetyltransferase(HAT) activity이고 나머지 하나는 protein kinase activity임.

 

 

이들 activity에 대해서는 이후 chapter에서 더 자세히 다룰 것임. HAT activity에 대해서만 간단히 설명하자면 HAT activity에 의해 histone 중 원래 + charge를 띄고 있는 lysine이 acetylation되어 중성화되고, 그 결과 아래 그림과 같이 histone이 풀려 DNA의 전사가 더욱 더 촉진됨.

 

 

 

 

지금까지 아주 general하게 관찰되는 TFIID의 구조에 대해 살펴봄. 그러나 어떤 class II gene의 전사에서는 TAF가 필요없는 경우도 있고, 심지어 TBP가 필요 없는 경우도 있다는 것을 알아두자. (생물학에서는 항상 예외가 있다고 해도 과언이 아님)

 

 

 

다음 포스트에서는 TFIIB의 구조와 기능에 대해 알아보도록 하자.