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Conserved Binding Sites01:49

Conserved Binding Sites

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Many proteins’ biological role depends on their interactions with their ligands, small molecules that bind to specific locations on the protein known as ligand-binding sites. Ligand-binding sites are often conserved among homologous proteins as these sites are critical for protein function.
Binding sites are often located in large pockets, and if their location on a protein’s surface is unknown, it can be predicted using various approaches. The energetic method computationally...
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Cooperative Binding of Transcription Regulators02:13

Cooperative Binding of Transcription Regulators

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Transcriptional regulators bind to specific cis-regulatory sequences in the DNA to regulate gene transcription. These cis-regulatory sequences are very short, usually less than ten nucleotide pairs in length. The short length means that there is a high probability of the exact same sequence randomly occurring throughout the genome.  Since regulators can also bind to groups of similar sequences, this further increases the chances of random binding. Transcriptional regulators form...
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Cooperative Allosteric Transitions

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Cooperative allosteric transitions can occur in multimeric proteins, where each subunit of the protein has its own ligand-binding site. When a ligand binds to any of these subunits, it triggers a conformational change that affects the binding sites in the other subunits; this can change the affinity of the other sites for their respective ligands. The ability of the protein to change the shape of its binding site is attributed to the presence of a mix of flexible and stable segments in the...
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Ligand Binding and Linkage00:49

Ligand Binding and Linkage

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Allosteric proteins have more than one ligand binding site; the binding of a ligand to any of these sites influences the binding of ligands to the other sites. When a protein is allosteric, its binding sites are called coupled or linked.  In the case of enzymes, the site that binds to the substrate is known as the active site and the other site is known as the regulatory site. When a ligand binds to the regulatory site, this leads to conformational changes in the protein that can influence...
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Justin Crocker1, Namiko Abe2, Lucrezia Rinaldi2

  • 1Janelia Research Campus, Howard Hughes Medical Institute, 19700 Helix Drive, Ashburn, VA 20147, USA.

Cell
|January 6, 2015
PubMed
まとめ

Ultrabithorax (Ubx) のようなホックスタンパク質は,増強剤の低親和性DNAサイトのクラスターに結合することによって,ドロソフィラの特定の遺伝子調節を達成します. この増強器アーキテクチャは,変数環境における堅固な遺伝子発現を保証します.

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科学分野:

  • 発達生物学 発達生物学とは
  • 遺伝学 遺伝学とは
  • 分子生物学は分子生物学である.

背景:

  • ホックス転写因子は,動物のボディプランの地域的アイデンティティを確立するために極めて重要です.
  • 重要なパラドックスは,同様のDNA配列をインビトロで結合するホックスタンパク質が,特定の解剖学的アイデンティティをどのように授与するかである.
  • ホックス遺伝子の機能の規制メカニズムを理解することは,発達生物学にとって不可欠です.

研究 の 目的:

  • ホックスタンパク質のUltrabithorax (Ubx) が,Extradenticle (Exd) と複合して,特定のDNA結合と遺伝子調節をどのように達成するかを調査する.
  • ホックス遺伝子の機能に特異性と強度を与えるための強化剤内の低親和結合部位の役割を明らかにする.
  • 強化器アーキテクチャの進化的保存とその遺伝子発現への影響について調べる.

主な方法:

  • Drosophila shavenbabyの遺伝子増強剤の低親和性DNAサイトに結合するUltrabithorax (Ubx) とExtradenticle (Exd) のタンパク質の分析.
  • 異なる環境条件下での強化機能の特異性と強さを評価するためのインビボ試験.
  • 個々の結合部位保全と全体的な強化器アーキテクチャ保全の比較分析.

主要な成果:

  • Ubx-Exd複合体は,シェーブンベイビー遺伝子増強剤の非常に低い親和性のサイトのクラスターに特異的に結合する.
  • これらの低親和性部位は,Ubx結合にインビボ特異性を授与する.
  • 複数のクラスター化されたサイトは,変化する環境で堅固なシェーブンベビー表現のために必要である.
  • 個々の結合部位は保存されませんが,クラスター化された強化器のアーキテクチャは維持され,機能に不可欠です.

結論:

  • 強化器のアーキテクチャ,特に低親近性の結合部位のクラスターは,特定で堅牢なホックス遺伝子発現を達成するために重要です.
  • 自然選択は強化レベルで作用し,正確な発達上の結果のために,低親和性の部位の特定の密度を好む.
  • この研究は,結合部位の配置と規制要素の親和性の重要性を強調することによって,ホックスタンパク質特異性のパラドックスを解決します.