¿Cómo reconocen las proteínas de unión al ADN los pares de bases de ADN correctos?

Hay diferentes tipos de dominios de unión al ADN; los involucrados en la identificación de bases en el surco mayor pueden diferenciar entre diferentes pares de bases de los mismos nucleótidos, es decir, AT vs TA porque se unen a grupos funcionales en un nucleótido y no al par de bases per se . La estereoquímica, es decir, qué nucleótido está en el surco mayor, es importante. La ubicación de los nucleótidos en el surco mayor también es un factor (Figura 1).

Figura 1: Identificación de la secuencia de ADN por el factor de transcripción Helix-Turn-Helix. Este es el caso ejemplo de la proteína Engrailed en Drosophila . Reproducido de Paro y Sauer (1992) ^[1] .

Puede ver que Adenine se reconoce de manera diferente a Thymine. En muchos casos, como el de las proteínas con dedos de zinc (ZF), la identificación de secuencias suele ocurrir para pares de dinucleótidos, de modo que cada dedo (una unidad modular) puede identificar un di/trinucleótido (Figura 2,3). Una serie de dedos en el caso de ZF y hélices en el caso de los motivos Helix-Turn-Helix pueden reconocer un tramo único de secuencia de ADN (que es ciertamente más único que los pares de bases individuales). Por lo general, la unión de los dedos es cooperativa, lo que conduce a una mayor afinidad y especificidad de la unión proteína-ADN ^[2,3]. También puede existir un mecanismo análogo para otros tipos de DBD (no lo he buscado específicamente). Además, muchas proteínas de unión a motivos de ADN se oligomerizan, lo que de nuevo es cooperativo. Esto aumenta la especificidad y la cinética de unión general se vuelve sigmoidea y con umbral (ver Cinética de Hill ).

Los mecanismos de unión se comprenden mejor para las proteínas ZF que condujeron al desarrollo de nucleasas con dedos de zinc, que fue uno de los primeros métodos modernos de edición dirigida del genoma ^[4] (aunque ahora han quedado obsoletos por el sistema CRISPR-Cas).

Figura 2: Identificación de secuencias de ADN por proteínas con dedos de zinc. Este ejemplo considera la proteína Zif268. Reproducido de Paro y Sauer (1992) ^[1] .

Figura 3: Una representación más detallada de la interacción Zif268-DNA. Reproducido de Durai et al. (2005) ^[4] .

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Referencias:

1. Pabo, Carl O. y Robert T. Sauer. " Factores de transcripción: familias estructurales y principios de reconocimiento del ADN ". Revisión anual de bioquímica 61.1 (1992): 1053-1095.
2. Krishna, S. Sri, Indraneel Majumdar y Nick V. Grishin. " Clasificación estructural de dedos de zinc ENCUESTA Y RESUMEN. " Investigación de ácidos nucleicos 31.2 (2003): 532-550.
3. Lee, Juyong, Jin-Soo Kim y Chaok Seok. " Cooperatividad y especificidad de las interacciones entre la proteína del dedo de zinc Cys2His2 y el ADN: un estudio de simulación de dinámica molecular ". The Journal of Physical Chemistry B 114.22 (2010): 7662-7671.
4. Durai, Sundar, et al. " Nucleasas con dedos de zinc: tijeras moleculares diseñadas a medida para la ingeniería genómica de células de plantas y mamíferos ". Investigación de ácidos nucleicos 33.18 (2005): 5978-5990.