Biochimica - interazioni DNA-proteine

Interazioni DNA-proteine

Le endonucleasi di restrizione si legano in modo base-specifico a sequenze palindrome di DNA. Il riconoscimento da parte delle endonucleasi deve essere specifico e abbastanza forte. In un primo momento, il meccanismo è aspecifico, ovvero il recettore riconosce piccole sequenze nucleotidiche con caratteristiche comuni; scorre finché non riconosce la sequenza da tagliare e abbraccia il DNA in modo completo. Quando avviene il riconoscimento, alcuni enzimi creano una distorsione: le basi sono spinte verso il solco minore e le zone da tagliare vengono esposte. La maggior parte delle interazioni avvengono sul solco maggiore.

Repressori dei procarioti

I repressori dei procarioti interagiscono con il DNA inserendo alfa-eliche o foglietti-beta. L’endonucleasi EcoRV (di E. Coli) agisce modulando la dimensione del solco minore. La formazione di legami idrogeno complementari tra basi e catene laterali di amminoacidi e i gruppi polari dello scheletro sono alla base del complesso tra enzima e DNA. Nel caso dei procarioti, la zona operatore è quella riconosciuta dal repressore che inibisce l’espressione di alcuni geni. Il motivo principale è quello dell’helix-turns-helix, che può essere ripetuto all’interno della proteina. Una delle eliche si infila nel solco maggiore, l’altra elica interagisce con i gruppi fosfato del DNA. Nel caso del fago 434, ogni amminoacido dell’elica alfa-3 forma interazioni specifiche con le basi del DNA.

Il complesso del triptofano assume una conformazione sequenza-specifica che instaura contatti favorevoli con il repressore. Il motivo helix-turns-helix non ha sempre lo stesso meccanismo di legame. Infatti, non è importante la sequenza di basi ma la conformazione che assume il DNA (lettura indiretta).

Quando il batterio deve interrompere la sintesi di metionina, interviene il repressore met-SAM che non possiede motivi helix-turns-helix. La sua conformazione alfa serve a tenere insieme i monomeri di proteina, che è un dimero, e il motivo che interagisce con il DNA è un foglietto-beta.

Proteine degli eucarioti

Molte proteine degli eucarioti che legano il DNA contengono motivi zinc finger o leucine zipper. Negli eucarioti ciò che accade è molto simile a ciò che succede nei procarioti. Nelle proteine che legano il DNA sono presenti motivi che derivano dai motivi procariotici.

Lo zinc finger è il modello più diffuso, un sistema in grado di riconoscere sequenze grandi e asimmetriche di basi. Lo zinco è legato da catene laterali di amminoacidi, coordinato da quattro cisteine; inoltre sono presenti delle eliche che servono a dimerizzare la proteina. Un altro motivo diffuso è il leucine zipper che però non interagisce con una zona a monte o a valle del DNA.