基本的なヘリックス-ループ-ヘリックス
基本的なヘリックス・ループ・ヘリックスDNA結合ドメイン
ARNTの基本的なヘリックス・ループ・ヘリックス構造モチーフ。2つのαヘリックス（青）が短いループ（赤）で​​つながっている。[ 1 ]
識別子
シンボルbHLH
ファムPF00010
インタープロIPR001092
頭いいSM00353
プロサイトPDOC00038
SCOP21か月/スコープ/ SUPFAM
CDDcd00083
利用可能なタンパク質構造:
PDB  1a0a ​, 1am9 ​, 1an2 ​, 1an4 ​, 1hlo ​, 1mdy ​, 1nkp ​, 1nlw ​, 1r05 ​, 1ukl ​, 2ql2 ​IPR001092 PF00010 ( ECOD ; PDBsum )  
アルファフォールド

基本的なヘリックス・ループ・ヘリックス（bHLH）は、二量体化する転写因子の最大のファミリーの1つを特徴付けるタンパク質構造モチーフである。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 「基本的な」という言葉は複雑さを指すのではなく、モチーフの化学構造を指す。なぜなら、転写因子は一般にDNA結合を容易にするために基本的なアミノ酸残基を含んでいるからである。[ 6 ]

bHLH転写因子は、しばしば発達や細胞活動において重要な役割を果たします。例えば、BMAL1-Clock（ARNTLとも呼ばれる）は、分子概日時計の中核となる転写複合体です。c -MycやHIF-1などの他の遺伝子は、細胞の成長や代謝に影響を及ぼすことから、がんとの関連が指摘されています。

構造

このモチーフは、ループでつながった2つのαヘリックスが特徴です。一般に、転写因子（このタイプを含む）は二量体であり、それぞれがDNA結合を促進する塩基性アミノ酸残基を含む1つのヘリックスを持っています。 [ 6 ]一般に、一方のヘリックスは小さく、このループの柔軟性により、もう一方のヘリックスに対して折り畳まれてパッキングされることで二量体化が可能になります。大きい方のヘリックスには通常、DNA結合領域が含まれます。bHLHタンパク質は通常、Eボックス（CANNTG）と呼ばれるコンセンサス配列に結合します。[ 7 ]標準的なEボックスはCACGTG（回文）ですが、一部のbHLH転写因子、特にbHLH- PASファミリーのものは、Eボックスに類似した関連する非回文配列に結合します。bHLH転写因子は、他のbHLH転写因子とホモ二量体またはヘテロ二量体を形成し、それぞれが特定の機能を持つ多種多様な二量体を形成します。[ 8 ]

例

系統解析により、bHLHタンパク質はAからFまでの文字で示される6つの主要なグループに分類されることが示唆された。[ 9 ] bHLHを含む転写因子の例には以下が含まれる。

グループA

グループB

グループC

これらのタンパク質には、bHLH ドメインの後に 2 つの追加のPAS ドメインが含まれています。

グループD

グループE

グループF

これらのタンパク質には追加のCOEドメインが含まれている

規制

多くのbHLH転写因子はヘテロ二量体であるため[ 8 ] 、その活性はサブユニットの二量体化によって高度に制御されることが多い。一方のサブユニットの発現または利用可能性はしばしば制御されるが、もう一方のサブユニットは恒常的に発現する。ショウジョウバエのextramacrochaetaeタンパク質など、既知の制御タンパク質の多くはヘリックス・ループ・ヘリックス構造を有するが、基本領域を欠いているため、単独ではDNAに結合することができない。しかし、bHLH構造を持つタンパク質とヘテロ二量体を形成し、転写因子としての能力を不活性化することができる。[ 10 ]

歴史

  • 1989年：Murreらは、様​​々なbHLHタンパク質の二量体が短いDNAモチーフ（後にE-ボックスと呼ばれる）に結合することを示した。[ 11 ]このE-ボックスはCANNTGというDNA配列で構成されており、Nは任意のヌクレオチドである。[ 7 ]
  • 1994年：ハリソン[ 12 ]とパボ[ 13 ]のグループはEボックスに結合したbHLHタンパク質を結晶化し、平行4ヘリックスバンドルモチーフループが基本配列をEボックスの主溝内の特定のヌクレオチドと相互作用するように方向付けていることを実証した。
  • 1994年：Whartonらは、PASドメイン（bHLH-PASタンパク質）を持つbHLHタンパク質のサブセットが結合する非対称Eボックスを同定した。これにはSingle-minded（Sim）と芳香族炭化水素受容体が含まれる。[ 14 ]
  • 1995年：セメンザらの研究グループは、低酸素誘導因子（HIF）が関連する非対称Eボックスに結合するbHLH-PASヘテロ二量体であることを発見した。[ 15 ]
  • 2009年：グローブ、デ・マシらは、bHLHタンパク質のサブセットに結合する新たな短いDNAモチーフを同定し、「Eボックス様配列」と定義した。これらはCAYRMKの形式で、YはCまたはT、RはAまたはG、MはAまたはC、KはGまたはTを表す。[ 16 ]

ヘリックス・ループ・ヘリックスDNA結合ドメインを持つヒトタンパク質

AHR ; AHRR ; ARNT ; ARNT2 ; ARNTL ; ARNTL2 ; ASCL1 ; ASCL2 ; ASCL3 ; ASCL4 ; ATOH1 ; ATOH7 ; ATOH8 ; BHLHB2 ; BHLHB3 ; BHLHB4 ; BHLHB5 ; BHLHB8 ; CLOCK ; EPAS1 ; FERD3L ; FIGLA ; HAND1 ; HAND2 ; HES1 ; HES2 ; HES3 ; HES4 ; HES5 ; HES6 ; HES7 ; HEY1 ; HEY2 ; HIF1A ; ID1 ; ID2 ; ID3 ; ID4 ; KIAA2018 ; LYL1 ; MASH1 ; MATH2 ; MAX ; MESP1 ; MESP2 ; MIST1 ; MITF ; MLX ; MLXIP ; MLXIPL ; MNT ; MSC ; MSGN1 ; MXD1 ; MXD3 ; MXD4 ; MXI1 ; MYC ; MYCL1 ; MYCL2 ; MYCN ; MYF5 ; MYF6 ; MYOD1 ; MYOG ; NCOA1 ; NCOA3 ; NEUROD1 ; NEUROD2 ; NEUROD4 ; NEUROD6 ; NEUROG1 ; NEUROG2 ; NEUROG3 ; NHLH1 ; NHLH2 ; NPAS1 ; NPAS2 ; NPAS3 ; NPAS4 ; OAF1 ; OLIG1 ; OLIG2 ; OLIG3 ; PTF1A ; SCL ; SCXB ; SIM1 ; SIM2 ; SOHLH1 ; SOHLH2 ; SREBF1 ; SREBF2 ; TAL1 ; TAL2 ; TCF12 ; TCF15 ; TCF21 ; TCF3 ; TCF4 ; TCFL5 ; TFAP4 ; TFE3 ; TFEB ; TFEC ; TWIST1 ; TWIST2 ; USF1 ; USF2 ;

参照

参考文献

  1. ^ PDB : 1x0o ​; Card PB, Erbel PJ, Gardner KH (2005年10月). 「ARNT PAS-B二量体化の構造基盤：ヘテロ二量体化およびホモ二量体化における共通βシート界面の利用」J. Mol. Biol . 353 (3): 664– 77. doi : 10.1016/j.jmb.2005.08.043 . PMID  16181639 .
  2. ^ムーレ C、ベイン G、ファン ダイク MA、エンゲル I、フルナリ BA、マッサリ ME、マシューズ JR、クオン MW、リベラ RR、スタイバー MH (1994 年 6 月)。 「ヘリックス-ループ-ヘリックスタンパク質の構造と機能」。ビオチム。生物物理学。アクタ。1218 (2): 129–35 .土井: 10.1016/0167-4781(94)90001-9。PMID 8018712。 
  3. ^ Littlewood TD, Evan GI (1995). 「転写因子2：ヘリックス-ループ-ヘリックス」.タンパク質プロファイル. 2 (6): 621– 702. PMID 7553065 . 
  4. ^ Massari ME, Murre C (2000年1月). 「ヘリックス-ループ-ヘリックスタンパク質：真核生物における転写制御因子」 . Mol . Cell. Biol . 20 (2): 429–40 . doi : 10.1128/MCB.20.2.429-440.2000 . PMC 85097. PMID 10611221 .  
  5. ^ Amoutzias, Grigoris D.; Robertson, David L.; Van de Peer, Yves; Oliver, Stephen G. (2008-05-01). 「パートナーを選ぶ：真核生物転写因子における二量体形成」. Trends in Biochemical Sciences . 33 (5): 220– 229. doi : 10.1016/j.tibs.2008.02.002 . ISSN 0968-0004 . PMID 18406148 .  
  6. ^ a bローレンス・ジプルスキー、アーノルド・バーク、モンティ・クリーガー、ジェームズ・E.ダーネル、ハーヴェイ・F.ロディッシュ、クリス・カイザー、マシュー・P・スコット、ポール・T.マツダイラ (2003-08-22).マギル大学ロディッシュ5Eパッケージ - 分子細胞生物学とマギル大学アクティベーションコード. サンフランシスコ: WHフリーマン. ISBN 0-7167-8635-4。
  7. ^ a b Chaudhary J, Skinner MK (1999). 「塩基性ヘリックス・ループ・ヘリックスタンパク質は、c-fosプロモーターの血清応答エレメント内のEボックスに作用し、セルトリ細胞におけるホルモン誘導性プロモーター活性化に影響を与える」 . Mol. Endocrinol . 13 (5): 774– 86. doi : 10.1210/mend.13.5.0271 . PMID 10319327 . 
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  9. ^ Ledent, V; Paquet, O; Vervoort, M (2002). 「ヒト塩基性ヘリックス・ループ・ヘリックスタンパク質の系統学的解析」 .ゲノム生物学. 3 (6): research0030.1. doi : 10.1186 / gb-2002-3-6-research0030 . PMC 116727. PMID 12093377 .  
  10. ^ Cabrera CV, Alonso MC, Huikeshoven H (1994). 「in vitroおよびin vivoにおけるextramacrochaeteによる鱗板機能の調節」 . Development . 120 (12): 3595–603 . doi : 10.1242/dev.120.12.3595 . PMID 7821225 . 
  11. ^ Murre C, McCaw PS, Vaessin H, et al. (1989). 「異種ヘリックス-ループ-ヘリックスタンパク質間の相互作用により、共通DNA配列に特異的に結合する複合体が生成される」. Cell . 58 ( 3): 537–44 . doi : 10.1016/0092-8674(89)90434-0 . PMID 2503252. S2CID 29339773 .  
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  14. ^ Wharton KA, Franks RG, Kasai Y, Crews ST (1994年12月). 「非対称Eボックス様エレメントによる中枢神経系正中線転写の制御：異物応答性制御との類似性」 . Development . 120 (12): 3563–9 . doi : 10.1242/dev.120.12.3563 . PMID 7821222 . 
  15. ^ Wang GL, Jiang BH, Rue EA, Semenza GL (1995年6月). 「低酸素誘導因子1は細胞内酸素分圧によって制御される塩基性ヘリックス-ループ-ヘリックス-PASヘテロダイマーである」 . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 92 ( 12): 5510–4 . Bibcode : 1995PNAS...92.5510W . doi : 10.1073/pnas.92.12.5510 . PMC 41725. PMID 7539918 .  
  16. ^ Grove C, De Masi F, et al. (2009). 「マルチパラメータネットワークはC. elegans bHLH転写因子間の広範な相違を明らかにする」 . Cell . 138 ( 2): 314–27 . doi : 10.1016/j.cell.2009.04.058 . PMC 2774807. PMID 19632181 .  
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