Генетика - А. В. Сиволоб 2008

Природа генетичного матеріалу
Структура ДНК
Білково-нуклеїнові взаємодії

ДНК у живих системах постійно взаємодіє з великою кількістю білків. На поверхні ДНК розташовані фосфатні залишки та екзоциклічні групи азотистих основ у жолобках. Саме ці групи й залучаються до контактів з амінокислотними боковими залишками та пептидними групами на поверхні білка. Усі білки, які взаємодіють із ДНК, можна розділити на дві категорії: такі, що зв'язуються з ДНК будь-якої послідовності, і ті, що здійснюють специфічне впізнання певної послідовності пар основ. Білки, котрі здійснюють таке впізнання, як правило, взаємодіють і з будь-якою іншою послідовністю ДНК неспецифічно.

Кілька прикладів структури білково-нуклеїнових комплексів наведено на рис. 1.7. Димер гістонів Н3-Н4 (рис. 1.7, а) здійснює неспецифічні електростатичні (іонні) взаємодії з фосфатами ДНК, виконуючи роль в упаковці ДНК у клітинному ядрі, про що йтиметься нижче. Інші білки, зображені на рис. 1.7, виконують роль регуляторів генної активності, специфічно впізнаючи певні ділянки послідовності.

Рис. 1.7. Приклади білково-нуклеїнових комплексів: димер гістонів Н3-Н4 (а); лейциновий зіпер (б); катаболічний активаторний білок (в); білок із цинковими пальцями (г). Зображення створено за допомогою програми PyMOL (http://www.pymol.org/), використано структури з Protein Data Bank із кодами 1AOI, 1NWQ, 1CGP, 1ZAA

Головною умовою реалізації контактів між ДНК і білком є взаємна підгонка структури взаємодіючих елементів унаслідок відповідних конформаційних перетворень: шляхом певних структурних перебудов (іноді невеликих, іноді досить значних) подвійної спіралі хімічні групи ДНК "підводяться" під контакти з білковими хімічними групами. Тобто для ефективного впізнання необхідна певна конформація подвійної спіралі та/або певні зміни цієї конформації. І те, й інше визначається послідовністю пар основ.