deutsch   Biochemie zum Ansehen   Home - Index - Site map   Highlights of Biochemistry   english

TATA-Box-Bindeprotein
aus Arabidopsis thaliana

Das TATA-Box bindende Protein (TBP2) aus Arabidopsis thaliana hat eine sattelförmige Gestalt. Die Faltung ist eine symmetrische alpha/beta-Struktur, die aus zwei 89-90 Aminosäuren großen Domänen besteht. Dazu kommt ein 18 Aminosäuren langes N-terminales Segment, von dem wegen größerer Flexibilität in der Röntgenstruktur nur ein Teil zu sehen ist . Die den Carboxyterminus bildenden Domänen sind phylogenetisch konserviert. Die Domänen bestehen aus je einem fünfsträngigen antiparallelen Faltblatt und zwei Helices . Die Strangfolge im Faltblatt ist S1 (24-33) - S5 (78-84) - S4 (69-73) - S3 (60-64) und S2 (50-53, im ternären Komplex nicht als solcher zu erkennen) (in der anderen Domäne werden die Strukturelemente mit S1' usw. bezeichnet). Die zentralen acht beta-Stränge bilden die konkave Unterseite des Sattels , während die konvexe Oberfläche von den vier Helices und dem basischen Verbindungspeptid sowie dem nicht konservierten N-Terminus gebildet wird .
Wie in vielen alpha/beta-Proteinen gibt es zahlreiche hydrophobe Kontakte zwischen den alpha-Helices und dem beta-Faltblatt. Diese Region bildet den hydrophoben Kern des Proteins. Helix 1 berührt Teile von Strang 2 und 3 . Helix 2 liegt auf dem Faltblatt und wechselwirkt mit den Strängen S4, S5 und S1.
Im C-Terminus des TBP gibt es neun konservierte Proline, von denen einige für die Struktur wichtige Funktion haben. Pro67 (in der anderen Domäne Pro158) hat eine cis-Konformation und stabilisiert einen Turn zwischen den beta-Strängen S3 und S4 (selber mit dem Mausrad verkleinern und weiterdrehen! Pro158 zwischen S3' und S4' ist dann auch zu sehen).
Eine besondere Rolle kommt Pro190 in Helix 2' zu. An dieser Position hat die Helix einen Knick, sodaß der Carboxyterminus zu Helix 1' hin gebogen wird . Dieses ist die einzige signifikante Asymmetrie zwischen den Domänen von TBP. Da Pro190 phylogenetisch konserviert ist, hat dieses Detail funktionelle Bedeutung.
Der Carboxyterminus wird durch Wasserstoffbrücken zwischen Phe195 und Arg129 sowie Arg197 und Pro127 zusätzlich gegenüber Helix 1' stabilisiert.
Die von der Sattelfläche nach unten ragenden Arme sind durch Wasserstoffbrücken und hydrophobe Wechselwirkungen stabilisiert, also keine bewegliche Schlaufe. Eine Salzbrücke zwischen Glu51 und Arg56 gibt zusätzlichen Halt.

Das Verbindungspeptid zwischen den Domänen wird durch an der Oberfläche des Proteins liegende Lysine basisch . Insgesamt ist die elektrische Ladung der Proteinoberfläche unsymmetrisch verteilt. Es gibt 10 Arg, 20 Lys, 8 Asp und 11 Glu, was zu einer Nettoladung von +11 führt. Bis auf Glu186 liegen alle an der Oberfläche (rot = negativ geladen, blau = positiv). Die positiven Ladungen überwiegen im "linken" Teil des Moleküls.

TBP2 erkennt in einem "induced fit"-Mechanismus DNA mit einer TATA-Box . Dabei wird die minor groove der DNA besetzt , was zu einer Aufweitung an dieser Stelle und damit zu einem Knick in der DNA führt. Zwischen den Aminosäuren des TBP und den TATA-Box-Basen der DNA gibt es zahlreiche Kontakte , die aus dem gesamten Bereich der Unterseite des Sattels kommen .

An den Komplex von TBP und DNA bindet der Transkriptionsfaktor TF II . Er ist etwa parallel zur DNA orientiert . Für die Strukturbestimmung wurde nur der C-terminale Teil von TFII benutzt (Aminosäuren 113-316). Dieser Teil besteht aus zwei ähnlichen Domänen , die durch ein kurzes Peptid verbunden sind. Die Struktur der Domänen wird durch je fünf Helices bestimmt . In der anderen Domäne gibt es zusätzlich zwei 310 Helices . Die Domänen sind ca. 90º gegeneinander versetzt.

Die Bindung des TFII an TBP erfolgt hauptsächlich über Kontakte mit der am Carboxylende aus TBP herausragenden Schlaufe . Hier gibt es Salzbrücken (As rot), Wasserstoffbrücken (As cyan) und van der Waals-Kontakte (As gelb) (Maus benutzen!). Weitere Verbindungen gibt es von TBP-Helix 1' aus sowie vom Carboxylende . TFII hat außerdem Kontakte zu Phosphatresten der DNA in Basen unmittelbar neben und "unter" der TATA-Box .

Zurück zum .


Literatur:
DB Nikolov & SK Burley, Nature Struct. Biol. 1 (1994) 621-637
DB Nikolov et al, Nature 377 (1995) 119-128




(Chime) 7-97 - Rolf Bergmann  / 11-5-2021 (jsmol)   http://www.papanatur.de/1vol/tbp2.html