DNT bağlayıcı protein

DNT ilə əlaqəli zülallara transkripsiya prosesini modulyasiya edən transkripsiya faktorları, müxtəlif polimerazlar, DNT molekullarını parçalayan nükleazlar və hüceyrə nüvəsindəki xromosom qablaşdırmada və transkripsiyada iştirak edən histonlar daxildir. DNT-ni bağlayan zülallar, nükleik turşuya bağlanmağı asanlaşdıran sink barmaq, sarmal dönmə-sarmal və lösin fermuar (digərləri arasında) kimi sahələri əhatə edə bilər^[3]. Transkripsiya aktivatoruna bənzər effektorlar kimi daha qeyri-adi nümunələr də var^[4].

DNT-ni bağlayan struktur zülallar, spesifik olmayan DNA-protein qarşılıqlı təsirlərinin yaxşı başa düşülən nümunələridir. Xromosomlar daxilində DNT, struktur zülallarla komplekslərdə tutulur^[5]. Bu zülallar DNT-ni kromatin adlanan kompakt bir quruluş halına gətirir. Eukariotlarda bu quruluş, histonlar adlanan kiçik bir əsas zülal kompleksinə DNT bağlanmasını ehtiva edir. Prokariotlarda bir çox növ zülal iştirak edir^[6] .Histonlar, səthinə bükülmüş cüt telli DNT-nin iki tam növbəsini ehtiva edən nükleosom adlanan disk şəklində bir kompleks meydana gətirir. Bu spesifik olmayan qarşılıqlı təsirlər, DNT-nin asidik şəkər-fosfat onurğa sütunu ilə ion bağları meydana gətirən histonlardakı əsas qalıqlara görə meydana gəlir və bu səbəbdən də baza ardıcıllığından böyük dərəcədə müstəqildir^[7].Bu əsas amin turşusu qalıqlarına kimyəvi dəyişikliklər metilasyon, fosforilasiya və asetilasiyanı əhatə edir. Bu kimyəvi dəyişikliklər DNT ilə histonlar arasındakı qarşılıqlı təsir gücünü dəyişdirərək, DNT-ni transkripsiya faktorlarına az və ya çox dərəcədə əlçatan edir və transkripsiyanın dərəcəsini dəyişdirir. Kromatindəki digər spesifik olmayan DNT ilə əlaqəli zülallar, əyilmiş və ya təhrif olunmuş DNT ilə birləşən yüksək hərəkətlilik qrupu (HMG) zülallarını əhatə edir^[8].Biyofizik tədqiqatlar göstərir ki, bu memarlıq HMG zülalları bioloji funksiyalarını yerinə yetirmək üçün DNT-ni birləşdirir, bükür və ilmə edir. Bu zülallar nükleosom dizilərinin bükülməsi və xromosom əmələ gətirən daha böyük strukturlara düzülməsi üçün vacibdir^[9].

Əlavə məlumat: Tək zəncirli bağlayıcı proteinAyrı bir DNT bağlayan zülal qrupu, tək telli DNT-ni xüsusi olaraq bağlayan DNT bağlayan zülallardır. İnsanlarda replikasiya zülalı A bu ailənin ən çox araşdırılmış üzvüdür və DNT replikasiyası, rekombinasiyası və DNT təmiri də daxil olmaqla ikiqat sarmalın ayrıldığı proseslərdə istifadə olunur. Bu bağlayıcı zülalların tək telli DNT-ni sabitləşdirdiyi və nüvələr tərəfindən ilmə və ya parçalanmadan qoruduğu görünür^[10].

Bunun əksinə olaraq, digər zülallar xüsusi DNT ardıcıllığına bağlanmaq üçün inkişaf etmişdir. Ən sıx araşdırılanlar, transkripsiyanı tənzimləyən zülallar olan müxtəlif transkripsiya faktorlarıdır. Hər bir transkripsiya faktoru müəyyən bir DNT ardıcıllığı qrupuna bağlanır və bu ardıcıllığa sahib olan genlərin təbliğçilərinin yanında transkripsiyasını aktivləşdirir və ya inhibə edir^[11]. Transkripsiya faktorları bunu iki şəkildə edir.Birincisi, transkripsiyadan məsul olan RNT polimeraza birbaşa və ya digər vasitəçi zülallar vasitəsilə bağlana bilərlər; bu, promotorda polimerazın yerini tapır və transkripsiyaya başlamasına imkan verir. Alternativ olaraq, transkripsiya faktorları promotorda histonları dəyişdirən fermentləri birləşdirə bilər. Bu, polimeraz üçün DNT şablonunun mövcudluğunu dəyişdirir^[12].Bu DNT hədəfləri bir orqanizmin genomu boyunca tapıla bilər. Beləliklə, bir növ transkripsiya faktorunun fəaliyyətindəki dəyişiklik minlərlə geni təsir edə bilər^[13]. Beləliklə, bu zülallar əksər hallarda ətraf mühit dəyişikliyinə və ya hüceyrələrin fərqlənməsinə və inkişafına cavabları idarə edən siqnal proseslərinin hədəfidir^[14].Bu transkripsiya amillərinin DNT ilə qarşılıqlı təsirinin xüsusiyyəti, DNT bazalarının kənarları ilə zülalların DNT ardıcıllığını oxumalarına imkan verən çoxsaylı təmaslarıdır. Baza ilə bu qarşılıqlı təsirlərin əksəriyyəti bazaların ən çox əldə edilə biləcəyi böyük yivdə baş verir. [21] Sütun spesifikliyini nəzərə alaraq zülal-DNT bağlanmasının riyazi təsvirləri, eyni zamanda müxtəlif növ zülalların rəqabətçi və kooperativ bağlanması adətən qəfəs modelləri istifadə olunur^[15].

Protein-DNT qarşılıqlı təsirləri, bir zülalın bir DNT molekuluna bağlanması ilə baş verir, əksər hallarda DNT-nin bioloji funksiyasını, ümumiyyətlə gen ifadəsini tənzimləyir^[16]. DNT-yə bağlanan zülallar arasında, DNT quruluşunun bir hissəsi olan və daha az spesifik olaraq ona bağlı olan DNT motivlərinə və histonlarına bağlanaraq gen ekspresyonunu aktivləşdirən və ya basdıran transkripsiya faktorları vardır. Urasil-DNA-glikosilaz kimi DNT-ni düzəldən zülallar da onunla sıx qarşılıqlı əlaqədə olur. Ümumiyyətlə, zülallar əsas yivdə DNT ilə birləşir; lakin istisnalar var. Zülal — DNT qarşılıqlı təsiri üçün xüsusi və ya spesifik olmayan qarşılıqlı olaraq iki növdür. Son tək molekullu təcrübələr göstərdi ki, DNT-yə bağlanan zülallar hədəf sahəni tanımaq üçün doğru şəkildə bağlanmaq üçün sürətli bir şəkildə geri qayıdır^[17][18].

Dizayn

Xüsusi bir DNT bağlanma yeri olan DNT ilə əlaqəli zülalların yaradılması biotexnologiyanın vacib bir hədəfi olmuşdur^[19]. Sink barmaq zülalları, xüsusi DNT ardıcıllığına bağlanmaq üçün hazırlanmışdır və sink barmaq nükleazlarının onurğa sütunudur. Son zamanlarda, Xanthomonas bakteriyalarının müxtəlif bitki növlərinə sirayət etdikləri zaman III tip ifrazat sistemi vasitəsilə ifraz etdikləri təbii olaraq meydana çıxan zülallara əsaslanan transkripsiya aktivatoruna bənzər effektor nukleazlar (TALEN) inkişaf etdirilmişdir^[20].

Tapılma metodları

DNT-protein qarşılıqlı təsirlərini aşkar etmək üçün istifadə edilə bilən bir çox in vitro və in vivo üsul var. Hal hazırda istifadə olunan metodlardan bəziləri aşağıda verilmişdir: Elektroforetik Mobility Şift Assay (EMSA), bilinən DNT-ni bağlayan zülalların protein-DNT qarşılıqlı təsirlərini öyrənmək üçün geniş yayılmış keyfiyyət metodudur^[21]. DNA-protein qarşılıqlı təsiri — fermentə bağlı immunosorbent analizi (DPI-ELISA) in vitro olaraq bilinən zülalların DNT ilə bağlanma seçimlərinin keyfiyyət və kəmiyyət analizini təmin edir.Bu metod DNT-yə bağlanan protein komplekslərinin analizinə imkan verir (DPI-İşə Alma-ELISA) və ya ELISA lövhəsindəki standart formatı sayəsində bir neçə nükleotid zondun avtomatik taranması üçün əlverişlidir^[19] . DNT barmaq izi analizi baza cütlüyündə spesifik protein-DNT bağlanma sahələrini təyin etmək üçün istifadə edilə bilər. Xromatin immunoprecipitasiyası, bilinən transkripsiya faktorunun in vivo hədəf DNT bölgələrini təyin etmək üçün istifadə olunur^[22].Yüksək məhsuldarlıq sıralaması ilə birləşdirilən bu texnika, ChIP-Seq və mikro şüalarla birləşdirildikdə, ChIP-çip kimi tanınır. Maya bir hibrid sistemi, hansı zülalın müəyyən bir DNT parçasına bağlanacağını təyin etmək üçün istifadə olunur. Bakterial bir hibrid sistem, hansı zülalın müəyyən bir DNT parçasına bağlandığını təyin etmək üçün istifadə olunur^[23]. X-şüa kristalloqrafiyasından istifadə edərək struktur təyini protein-DNT qarşılıqlı təsirləri barədə ətraflı bir atom anlayışı əldə etmək üçün istifadə edilmişdir^[24][25].

Qarşılıqlı idarəetmə

Protein-DNT qarşılıqlı təsirləri bufer ion gücü, makromolekulyar birləşmə, temperatur, pH və elektrik sahəsi kimi stimullarla tənzimlənə bilər^[25]. Bu, protein-DNT kompleksinin geri çevrilə bilən ayrışmasına birləşməsinə səbəb ola bilər.