Кіріспе

ДНК-ға байланысатын құрылымдық мотив. Лейцин ципі (немесе лейцин қайшысы), олар күшін арттыратын белдіктің өте ерекше 30 аминқышқылынан тұратын сегментін анықтағанда, және осы аминқышқыл тізбектерінің идеалдалған альфа спиральде көрсетілуі сегіз спиральді бұрылысты қамтитын аралықта әр жетінші позицияда лейцин қалдықтарының периодты қайталануын көрсетті. Лейцин қалдықтарының осы периодты жиынтығын қамтитын полипептид сегменттері альфа спиральдік конформацияда болады, ал бір альфа спиральдың лейцин тізбектері екінші полипептидтің альфа спиралінің тізбектерімен өзара кірігіп, димеризацияны жеңілдетеді. Лейцин циптері – эукариоттық транскрипция факторларының bZIP (негізгі аймақ лейцин ципі) класының димеризация мотиві. bZIP доменінің ұзындығы 60-80 аминқышқылына жетеді, оның ДНК-ға байланысатын негізгі аймағы жоғары сақталған, ал лейцин ципінің димеризациялық аймағы көбірек әртараптанған. Лейциндердің орналасуы ДНК-ның белоктарға байланысуы үшін маңызды. Лейцин циптері эукариоттық және прокариоттық реттеуші белоктарда кездеседі, бірақ негізінен эукариоттарға тән. Оларды жай ғана ZIP деп те белгілеуге болады, ал ZIP-қа ұқсас мотивтер транскрипция факторларынан басқа ақуыздарда да табылған және бұл ақуыз-ақуыз арасындағы өзара әрекеттесудің жалпы ақуыздық модульдерінің бірі саналады.

Тізбе және құрылым

Лейцин зиптері ДНК-ға байланысқан екі нақты альфа-спираль мономерінің димеризациясы арқылы құрылады. Лейцин зиптері екі ZIP доменінің амфипатиялық өзара әрекеттесуі нәтижесінде қалыптасады. ZIP домені әр мономердің альфа-спиралінде кездеседі және лейциндер немесе лейцинге ұқсас аминқышқылдарынан тұрады. Бұл аминқышқылдары әр аймақтың полипептидтік тізбегінде белгілі бір аралықпен орналасқан, сондықтан тізбек үш өлшемді альфа-спиральға оралғанда лейцин қалдықтары спиральдің бір жағында тізіледі. Лейциндер тізілген альфа-спиральдің бұл аймағы ZIP домені деп аталады, және әр ZIP доменінен лейциндер басқа ZIP домендерінен лейциндермен әлсіз өзара әрекеттесе алады, осылайша олардың альфа-спиральдарын бірге ұстап тұрады (димеризация). Альфа-спиральдар димеризацияланғанда зип құрылымы пайда болады. Альфа-спиральдің гидрофобтық жағы өзімен немесе басқа ұқсас спиральмен димер құрап, полярлы емес аминқышқылдарын ортадан жасырады. Альфа-спиральдің гидрофильдік жағы ортадағы сумен өзара әрекеттеседі. Лейцин зиптері оралған спиральдардың кіші түрі болып саналады, олар екі немесе одан көп альфа-спиральдардан құралып, бір-біріне оралып суперспираль құрайды. Оралған спиральдар 3 және 4 қалдықтан тұратын қайталама элементтерге ие, олардың гидрофобтық сипаттамасы және қалдық құрамы амфипатиялық альфа-спиральдардың құрылымына сәйкес келеді. Кезектесіп орналасқан үш және төрт қалдықтан тұратын тізбек элементтері гептад қайталамаларын құрайды, онда аминқышқылдар a’-дан g’-ға дейін белгіленеді. a және d позицияларындағы қалдықтар көбінесе гидрофобтық болып келеді және басқа спиральмен өзара байланысатын түймелер мен ойықтардың зигзаг тәрізді үлгісін құрайды, осылайша тығыз гидрофобтық ядро пайда болады, ал e және g позицияларындағы қалдықтар электростатикалық өзара әрекеттесуге қатысатын зарядталған қалдықтар болып табылады. Лейцин зиптерінде гептад қайталамасының d позициясында лейциндер басым болады. Бұл қалдықтар альфа-спиральдің әрбір екінші айналымында бір-біріне қарсы орналасады, ал екі спираль арасындағы гидрофобтық аймақ а позициясындағы қалдықтармен толықтырылады, олар да көбінесе гидрофобтық болады. Егер олардың ақуыз функциясы үшін маңызды екені дәлелденбесе, олар оралған спиральдар деп аталады. Егер дәлелденсе, олар «домен» кіші бөлімінде, яғни bZIP домені ретінде сипатталады. Екі түрлі спираль гетеродимерлік лейцин зипін құру үшін жұптаса алады. Аполярлы аминқышқылдары қалдықтары e немесе g позициясында болса, in vitro жағдайында 2 түрлі лейцин зипінен тұратын гетеротетрамер жасауға болады, бұл өзара әрекеттесу бетінің және Ван дер Ваальс күштерінің жалпы гидрофобтығы оралған спиральдардың құрылымын өзгерте алады және лейцин зипінің гетеродимерінің қалыптасуына әсер етеді дегенді көрсетеді.

bZIP ақуыздары мен ДНК арасындағы ерекше байланысу

bZIP ДНК-мен "негізгі" домендегі кейбір аминқышқылының, мысалы лизиндер мен аргининдер сияқты негізгі амин қалдықтары арқылы өзара әрекеттеседі (базалық аминқышқылдарын қараңыз (берілген кестеде (pH бойынша сұрыпталған))). Бұл негізгі қалдықтар ДНК-ның басты ойысында өзара әрекеттесіп, тізбектік ерекше өзара әрекеттесулерді құрайды. bZIP ақуыздарының транскрипциялық реттелу механизмі егжей-тегжейлі зерттелді. Көптеген bZIP ақуыздары ACGT мотивтеріне жоғары байланысу қабілетін көрсетеді, оларға CACGTG (G жәшігі), GACGTC (C жәшігі), TACGTA (A жәшігі), AACGTT (T жәшігі) және GCN4 мотиві, атап айтқанда TGA(G/C)TCA жатады. bZIP гетеродимерлері эукариоттардың әртүрлі түрлерінде кездеседі және эволюциялық күрделілігі жоғары организмдерде көбірек таралған. Гетеродимерлік bZIP ақуыздары гомодимерлік bZIP-дан және бір-бірінен ақуыз-ақуыз өзара әрекеттесу қабілеті бойынша ерекшеленеді. Бұл гетеродимерлер күрделі ДНК-ға байланысу ерекшелігін көрсетеді. Әртүрлі серіктестермен біріккен кезде, көптеген bZIP жұптары әрбір жеке серіктес қалайтын ДНК тізбектеріне байланысады. Кейбір жағдайларда, әртүрлі bZIP серіктестерінің димеризациясы жұптың мақсатты ДНК тізбегін өзгерте алады, бұл әр серіктестің қалауына сүйенгенде болжау мүмкін емес. Бұл гетеродимерлер ретінде bZIP транскрипциялық факторлары ДНК-дағы мақсатты орнына қатысты өздерінің қалауларын өзгерте алатынын көрсетеді. bZIP доменінің әртүрлі серіктестермен димерлер құру қабілеті bZIP транскрипциялық факторлары байланыса алатын және ген экспрессиясын реттей алатын геномдағы орындарды едәуір кеңейтеді. Дегенмен, LIP19, OsZIP 2a және OsZIP 2b сияқты басқалары ДНК тізбектеріне байланыспайды. Оның орнына, бұл bZIP ақуыздары транскрипциялық белсенділікті реттеу үшін басқа bZIP-термен гетеродимерлер құрайды.

Биология

Лейцин зипперін реттейтін ақуыздарға c fos және c jun (AP1 транскрипция факторы) жатады, бұл қалыпты дамудың маңызды реттеушілері, сондай-ақ myc, max және mxd1 сияқты myc отбасының мүшелері. Егер олар маңызды аймақта артық өндірілсе немесе мутацияланса, қатерлі ісік тудыруы мүмкін.