[분자생물학] 12.1 : 진핵생물이 가지는 activator들의 분류

 

 

이번 포스트부터는 진핵생물에서 관찰되는 activator(전사 활성인자)에 대해 알아보도록 하자.

 

 

 

앞서 살펴본 general transcription factor들은 전사의 starting point를 정해주거나 전사의 방향을 정해주는 등의 역할을 수행하며, 이들만 있어도 low level의 transcription(혹은 basal transcription)은 일어남.

 

 

그러나 activator와, activator가 붙는 enhancer 서열에 의해 전사가 훨씬 더 강한 수준으로 일어날 수 있음.

 

 

 

 

 

activator는 공통적으로 적어도 2개의 functional domain을 가짐. 그것이 바로 DNA-binding domain과 transcription-activation domain임. 즉, DNA와 붙는 domain, 전사를 촉진시키는 부위가 서로 나뉘어져 있으며, 이들 각각 domain이 독립적으로 기능하게 됨. 한편 이 domain들 이외에 dimerization domain을 가져 dimer(이량체)를 형성하게 되는 activator들도 많음.

 

 

 

우선 domain이 무엇인지에 대해서부터 논해보자. domain은 단백질이 3차구조를 이루며 folding될 때 형성될 수 있는 개별적 단위들에 해당함. 이 때 대부분의 domain들이 가지는 특성이 있는데, 한 단백질 내에 존재하는 여러 domain들은 서로서로간에 independent하게 folding이 일어남. (물론 모든 domain들이 다 이런 것은 아님) 이와 더불어 대부분의 domain들은 function도 각각 독립적인 경우가 많음. (물론 서로서로 도우는 domain들도 존재하기는 함)

 

 

 

DNA는 사실 구조가 비슷비슷함. 물론 세부적인 base contents가 다르기는 하지만 일반적으로 전체적인 구조는 비슷하기에, 이 녀석을 인지할 수 있는 DNA-binding domain들도 비슷비슷한 motif 형태로 관찰되는 경우가 많음.

 

 

흔히 DNA-binding motif로 분류 가능한 3가지 class가 존재함. 각각 zinc-containing modules, homeodomains, bZIP, bHLH motifs이며, 이에 대해 지금부터 하나하나 살펴볼 것임.

 

 

 

zinc-containing modules

 

이 module도 다시 3가지 종류로 나누어짐. Zinc fingers(such as TFIIIA, Sp1), Zinc modules, Modules containing 2 zinc and 6 cysteines(6개의 cysteine amino acid들이 zinc를 감싼 채 coordination된 형태)가 바로 그것임.

 

 

이들은 일반적으로 하나, 혹은 그 이상의 zinc ion을 이용해 alpha-helix 구조를 형성하게 되고, 이 alpha-helix가 (특히 size적인 측면에서) DNA의 major groove와 딱 맞게 됨.

 

 

 

homeodomains

 

이 domain들은 60개의 amino acid를 함유하고 있으며, helix-turn-helix 구조를 안에 함유하고 있음. 이 domain들은 다양한 activator에서 발견되며, 처음에 fruit fly development 과정을 regulation하는 homeobox protein에서 관측되어서 homeodomain이라는 이름이 붙음.

 

 

 

bZIP and bHLH motifs

 

이 때 이들을 이루고 있는 세부요소 중 b는 basic한 motif로, basic하기에 일반적으로 + charge를 띄고 있음. 따라서 이들은 charge를 바탕으로 DNA와 interaction하는 역할을 주로 수행함. 한편 ZIP이나 HLH motif의 경우 주로 protein끼리 dimerization할 수 있도록 해주는 motif들임. (이 때 ZIP에서는 leucine zipper라는 구조가 관측되고 HLH에서는 helix-loop-helix라는 구조가 관측됨)

 

 

 

 

지금까지 DNA-binding domain의 종류에 대해 살펴봄. 한편 실제로 전사를 촉진하는 transcription-activating domain들에도 흔히 관측되는 3가지 종류가 있음. (물론 DNA의 경우에는 매우 모양이 정형화되어 있기 때문에 DNA-binding domain들이 transcription-activating domain들보다 훨씬 정형화되어 있기는 함)

 

 

1) acidic domains

 

예를 들어 yeast가 가지는 GAL4의 경우 49개의 amino acid 중 11개의 amino acid(glutamic acid, aspartic acid, ...)가 acidic함.

 

 

2) glutamine-rich domains

 

이에 해당하는 대표적인 예인 Sp1의 경우 25%가 glutamine으로 이루어진 domain을 가짐.

 

 

 

3) proline-rich domains

 

이에 해당하는 대표적인 예인 CTF의 경우 84개의 amino acid 중 19개가 proline으로 이루어져 있음.

 

 

 

 

다음 포스트부터는 각종 DNA-binding motif들의 구조에 대해 자세히 살펴보자.