基本的なヘリックス-ループ-ヘリックス

利用可能なタンパク質構造:
パム	構造 / ECOD
ＰＤＢ	RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBサム	構造の概要
ＰＤＢ	1a0a , 1am9 , 1an2 , 1an4 , 1hlo , 1mdy , 1nkp , 1nlw , 1r05 , 1ukl , 2ql2

基本的なヘリックス-ループ-ヘリックスDNA結合ドメイン
基本的なヘリックス-ループ-ヘリックスDNA結合ドメイン
	ARNTの基本的なヘリックス-ループ-ヘリックス構造モチーフ。2つのαヘリックス（青）が短いループ（赤）でつながっている。
識別子
シンボル	ブル
パム	PF00010
インタープロ	著作権
頭いい	SM00353
プロサイト	PDOC00038
SCOP2	1か月 / スコープ / SUPFAM
医療機器	cd00083
パム
利用可能なタンパク質構造:
パム	構造 / ECOD
ＰＤＢ	RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBサム	構造の概要
ＰＤＢ	1a0a , 1am9 , 1an2 , 1an4 , 1hlo , 1mdy , 1nkp , 1nlw , 1r05 , 1ukl , 2ql2

基本的なヘリックス・ループ・ヘリックス（bHLH）は、二量体化転写因子の最大のファミリーの1つを特徴付けるタンパク質構造モチーフです。^[2]^[3]^[4]^[5] 「基本的な」という言葉は複雑さを指すのではなく、モチーフの化学構造を指します。なぜなら、転写因子は一般にDNA結合を容易にするために基本的なアミノ酸残基を含んでいるからです。^[6]

bHLH 転写因子は、多くの場合、発達や細胞活動において重要です。たとえば、BMAL1-Clock ( ARNTLとも呼ばれる) は、分子概日時計の中心的な転写複合体です。c -MycやHIF-1などの他の遺伝子は、細胞の成長と代謝に影響を与えるため、がんとの関連が指摘されています。

構造

このモチーフは、ループでつながった2つのαヘリックスを特徴とする。一般に、転写因子（このタイプを含む）は二量体であり、それぞれが DNA結合を促進する基本的なアミノ酸残基を含む1つのヘリックスを有する。 ^[6]一般に、1つのヘリックスは小さく、このループの柔軟性により、別のヘリックスに対して折り畳まれて詰め込まれることで二量体化が可能になる。大きい方のヘリックスには通常、DNA結合領域が含まれる。bHLHタンパク質は通常、Eボックス、CANNTGと呼ばれるコンセンサス配列に結合します。^[7]標準的なEボックスはCACGTG（回文）ですが、一部のbHLH転写因子、特にbHLH- PASファミリーのものは、Eボックスに類似した関連する非回文配列に結合します。bHLH転写因子は、他のbHLH転写因子とホモ二量体化またはヘテロ二量体化し、それぞれが特定の機能を持つ多種多様な二量体を形成することがあります。^[8]

例

系統解析により、bHLHタンパク質はAからFまでの6つの主要グループに分類されることが示唆されました。^[9] bHLHを含む転写因子の例には以下のものがあります。

グループA

マイオD
マイフ5
ベータ2/ニューロD1
Scl、別名Tal1
p-CaMKIIやpSer(336) NeuroDのようなプロニューラルbHLH遺伝子。
ニューロジェニン

グループB

マックス
C-Myc、N-Myc
TCF4（転写因子4）

グループC

これらのタンパク質には、bHLH ドメインの後に 2 つの追加のPAS ドメインが含まれています。

グループD

電磁場

グループE

HEY1とHEY2

グループF

これらのタンパク質には追加のCOEドメインが含まれている

EBF1

規制

bHLH転写因子の多くはヘテロ二量体であるため^[8] 、その活性はサブユニットの二量体化によって高度に制御されることが多い。一方のサブユニットの発現または利用可能性は制御されることが多いが、もう一方のサブユニットは恒常的に発現している。ショウジョウバエの extramacrochaetaeタンパク質など、既知の調節タンパク質の多くはヘリックスループヘリックス構造を持っているが、基本領域を欠いているため、単独ではDNAに結合することができない。しかし、bHLH構造を持つタンパク質とヘテロ二量体を形成し、転写因子としての能力を不活性化することができる。^[10]

歴史

1989年：Murreらは、様々なbHLHタンパク質の二量体が短いDNAモチーフ（後にE-Boxと呼ばれる）に結合することを示しました。^{[11]このE-boxは、}DNA配列CANNTGで構成されており、Nは任意のヌクレオチドです。^[7]
1994年：ハリソン^[12]とパボ^[13]のグループがEボックスに結合したbHLHタンパク質を結晶化し、平行4ヘリックスバンドルモチーフループが基本配列をEボックスの主溝内の特定のヌクレオチドと相互作用するように配向することを実証した。
1994年：ウォートンらは、PASドメイン（bHLH-PASタンパク質）を持つbHLHタンパク質のサブセットが結合する非対称Eボックスを同定した。これにはSingle-minded（Sim）と芳香族炭化水素受容体が含まれる。^[14]
1995年: セメンザらの研究グループは、低酸素誘導因子（HIF）が関連する非対称Eボックスに結合するbHLH-PASヘテロ二量体であることを発見した。^[15]
2009年：グローブ、デ・マシらは、bHLHタンパク質のサブセットによって結合される新しい短いDNAモチーフを特定し、これを「Eボックスのような配列」と定義した。これらはCAYRMKの形式であり、YはCまたはT、RはAまたはG、MはAまたはC、KはGまたはTを表す。^[16]

ヘリックス・ループ・ヘリックスDNA結合ドメインを持つヒトタンパク質

AHR ; AHRR ; アーント; ARNT2 ; アーントル; ARNTL2 ; ASCL1 ; ASCL2 ; ASCL3; ASCL4; ATOH1 ; ATOH7; ATOH8; BHLHB2 ; BHLHB3 ; BHLHB4; BHLHB5; BHLHB8 ; 時計; EPAS1 ; FERD3L; フィグラ; ハンド1 ; ハンド2 ; HES1 ; HES2 ; HES3 ; HES4 ; HES5 ; HES6 ; HES7; HEY1 ; HEY2 ; HIF1A ; ID1 ; ID2 ; ID3 ; ID4 ; KIAA2018; LYL1 ;マッシュ1;数学2; マックス; MESP1 ; MESP2 ;ミスト1; MITF ; MLX ; MLXIP; MLXIPL ; MNT ; MSC ; MSGN1; MXD1 ; MXD3 ; MXD4 ; MXI1 ; MYC ; MYCL1 ; MYCL2; MYCN ; MYF5 ; MYF6 ; MYOD1 ; MYOG ; NCOA1 ; NCOA3 ; NEUROD1 ; NEUROD2 ; NEUROD4; NEUROD6; NEUROG1 ; NEUROG2 ; NEUROG3 ; NHLH1 ; NHLH2; NPAS1 ; NPAS2 ; NPAS3 ; NPAS4 ; OAF1; OLIG1 ; OLIG2 ; OLIG3; PTF1A ; SCL ; SCXB; SIM1 ; SIM2 ; SOHLH1; SOHLH2; SREBF1 ; SREBF2 ; TAL1 ; TAL2 ; TCF12 ; TCF15 ; TCF21 ; TCF3; TCF4 ; TCFL5 ; TFAP4 ; TFE3 ; TFEB ; TFEC ; TWIST1 ; TWIST2 ; USF1 ; USF2 .

参照

基本的なヘリックス-ループ-ヘリックスロイシンジッパー転写因子

参考文献

^ PDB : 1x0o ; Card PB、Erbel PJ、Gardner KH (2005年10月)。「ARNT PAS-B二量体化の構造的基礎：ヘテロおよびホモ二量体化のための共通ベータシートインターフェースの使用」。J . Mol. Biol . 353 (3): 664–77. doi :10.1016/j.jmb.2005.08.043. PMID 16181639。
^ ムーレ C、ベイン G、ファンダイク MA、エンゲル I、フルナリ BA、マッサリ ME、マシューズ JR、クオン MW、リベラ RR、スタイバー MH (1994 年 6 月)。「ヘリックス-ループ-ヘリックスタンパク質の構造と機能」。ビオチム。生物物理学。アクタ。1218 (2): 129–35。土井：10.1016/0167-4781(94)90001-9。PMID 8018712。
^ Littlewood TD、Evan GI (1995) 。「転写因子2：ヘリックス-ループ-ヘリックス」。タンパク質プロファイル。2 (6): 621–702。PMID 7553065。
^ Massari ME, Murre C (2000 年 1 月). 「ヘリックスループヘリックスタンパク質: 真核生物における転写の調節因子」. Mol. Cell. Biol . 20 (2): 429–40. doi :10.1128/MCB.20.2.429-440.2000. PMC 85097. PMID 10611221 .
^ Amoutzias, Grigoris D.; Robertson, David L.; Van de Peer, Yves; Oliver, Stephen G. (2008-05-01). 「パートナーの選択: 真核生物転写因子の二量体化」. Trends in Biochemical Sciences . 33 (5): 220–229. doi :10.1016/j.tibs.2008.02.002. ISSN 0968-0004. PMID 18406148.
^ ab Lawrence Zipursky; Arnold Berk; Monty Krieger; Darnell, James E.; Lodish, Harvey F.; Kaiser, Chris; Matthew P Scott; Matsudaira, Paul T. (2003-08-22). McGill Lodish 5E パッケージ - 分子細胞生物学と McGill アクティベーションコード。サンフランシスコ: WH Freeman。ISBN 0-7167-8635-4。
^ ab Chaudhary J、Skinner MK (1999)。「塩基性ヘリックスループヘリックスタンパク質は、c-fosプロモーターの血清応答要素内のEボックスに作用して、セルトリ細胞におけるホルモン誘導プロモーター活性化に影響を与える」。Mol . Endocrinol . 13 (5): 774–86. doi : 10.1210/mend.13.5.0271 . PMID 10319327。
^ ab Amoutzias, Gregory D.; Robertson, David L.; Oliver, Stephen G.; Bornberg-Bauer, Erich (2004-03-01). 「高等真核生物における単一遺伝子重複による遺伝子ネットワークの収束進化」. EMBO Reports . 5 (3): 274–279. doi :10.1038/sj.embor.7400096. ISSN 1469-221X. PMC 1299007. PMID 14968135 .
^ Ledent, V; Paquet, O; Vervoort, M (2002). 「ヒトの基本的なヘリックスループヘリックスタンパク質の系統学的解析」.ゲノム生物学. 3 (6): research0030.1. doi : 10.1186/gb-2002-3-6-research0030 . PMC 116727. PMID 12093377 .
^ Cabrera CV、Alonso MC、 Huikeshoven H (1994)。 「in vitro および in vivo での extramacrochaete による鱗板機能の調節」。開発。120 ( 12 ) : 3595–603。doi : 10.1242/dev.120.12.3595。PMID 7821225 。
^ Murre C, McCaw PS, Vaessin H, et al. (1989). 「異種ヘリックス-ループ-ヘリックスタンパク質間の相互作用により、共通の DNA 配列に特異的に結合する複合体が生成される」. Cell . 58 (3): 537–44. doi :10.1016/0092-8674(89)90434-0. PMID 2503252. S2CID 29339773.
^ Ellenberger T、Fass D、Arnaud M、 Harrison SC（1994年4月）。「転写因子E47の結晶構造：基本領域ヘリックス-ループ-ヘリックス二量体によるEボックス認識」。Genes Dev。8 （8 ）：970-80。doi ：10.1101/gad.8.8.970。PMID 7926781。
^ Ma PC、Rould MA、Weintraub H、Pabo CO (1994年5月)。「MyoD bHLHドメイン-DNA複合体の結晶構造：DNA認識の観点と転写活性化への影響」。Cell . 77 (3): 451–9. doi :10.1016/0092-8674 ( 94)90159-7. PMID 8181063. S2CID 44902701.
^ Wharton KA、Franks RG、Kasai Y、 Crews ST（1994年12月）。「非対称Eボックス様要素によるCNS正中線転写の制御：異物応答調節との類似性」。開発。120（12）：3563–9。doi ：10.1242 /dev.120.12.3563。PMID 7821222。
^ Wang GL、Jiang BH、Rue EA、Semenza GL (1995 年 6 月)。「低酸素誘導因子 1 は、細胞内 O2 圧によって制御される基本的なヘリックス-ループ-ヘリックス-PAS ヘテロダイマーです」。Proc . Natl . Acad. Sci. USA . 92 (12): 5510–4。Bibcode : 1995PNAS ...92.5510W。doi : 10.1073/ pnas.92.12.5510。PMC 41725。PMID 7539918 。
^ Grove C, De Masi F, et al. (2009). 「マルチパラメータネットワークにより、C. elegans bHLH転写因子間の広範な相違が明らかに」. Cell . 138 (2): 314–27. doi :10.1016/j.cell.2009.04.058. PMC 2774807. PMID 19632181 .

外部リンク

PROSITEのPDOC00038
米国国立医学図書館の医学主題標目表(MeSH)における Basic+Helix-Loop-Helix+Transcription+Factors
bHLH ファミリーは、Wayback Machineの PlantTFDB:Plant Transcription Factor Database に2016-04-22 にアーカイブされています。

[pmid16181639-1] PDB : 1x0o ; Card PB、Erbel PJ、Gardner KH (2005年10月)。「ARNT PAS-B二量体化の構造的基礎：ヘテロおよびホモ二量体化のための共通ベータシートインターフェースの使用」。J . Mol. Biol . 353 (3): 664–77. doi :10.1016/j.jmb.2005.08.043. PMID 16181639。

[pmid8018712-2] ムーレ C、ベイン G、ファンダイク MA、エンゲル I、フルナリ BA、マッサリ ME、マシューズ JR、クオン MW、リベラ RR、スタイバー MH (1994 年 6 月)。「ヘリックス-ループ-ヘリックスタンパク質の構造と機能」。ビオチム。生物物理学。アクタ。1218 (2): 129–35。土井：10.1016/0167-4781(94)90001-9。PMID 8018712。

[pmid7553065-3] ^ Littlewood TD、Evan GI (1995) 。「転写因子2：ヘリックス-ループ-ヘリックス」。タンパク質プロファイル。2 (6): 621–702。PMID 7553065。

[pmid10611221-4] Massari ME, Murre C (2000 年 1 月). 「ヘリックスループヘリックスタンパク質: 真核生物における転写の調節因子」. Mol. Cell. Biol . 20 (2): 429–40. doi :10.1128/MCB.20.2.429-440.2000. PMC 85097. PMID 10611221 .

[5] Amoutzias, Grigoris D.; Robertson, David L.; Van de Peer, Yves; Oliver, Stephen G. (2008-05-01). 「パートナーの選択: 真核生物転写因子の二量体化」. Trends in Biochemical Sciences . 33 (5): 220–229. doi :10.1016/j.tibs.2008.02.002. ISSN 0968-0004. PMID 18406148.

[isbn0-7167-8635-4-6] Lawrence Zipursky; Arnold Berk; Monty Krieger; Darnell, James E.; Lodish, Harvey F.; Kaiser, Chris; Matthew P Scott; Matsudaira, Paul T. (2003-08-22). McGill Lodish 5E パッケージ - 分子細胞生物学と McGill アクティベーションコード。サンフランシスコ: WH Freeman。ISBN 0-7167-8635-4。

[pmid10319327-7] Chaudhary J、Skinner MK (1999)。「塩基性ヘリックスループヘリックスタンパク質は、c-fosプロモーターの血清応答要素内のEボックスに作用して、セルトリ細胞におけるホルモン誘導プロモーター活性化に影響を与える」。Mol . Endocrinol . 13 (5): 774–86. doi : 10.1210/mend.13.5.0271 . PMID 10319327。

[:0-8] Amoutzias, Gregory D.; Robertson, David L.; Oliver, Stephen G.; Bornberg-Bauer, Erich (2004-03-01). 「高等真核生物における単一遺伝子重複による遺伝子ネットワークの収束進化」. EMBO Reports . 5 (3): 274–279. doi :10.1038/sj.embor.7400096. ISSN 1469-221X. PMC 1299007. PMID 14968135 .

[9] Ledent, V; Paquet, O; Vervoort, M (2002). 「ヒトの基本的なヘリックスループヘリックスタンパク質の系統学的解析」.ゲノム生物学. 3 (6): research0030.1. doi : 10.1186/gb-2002-3-6-research0030 . PMC 116727. PMID 12093377 .

[pmid7821225-10] ^ Cabrera CV、Alonso MC、 Huikeshoven H (1994)。 「in vitro および in vivo での extramacrochaete による鱗板機能の調節」。開発。120 ( 12 ) : 3595–603。doi : 10.1242/dev.120.12.3595。PMID 7821225 。

[pmid2503252-11] Murre C, McCaw PS, Vaessin H, et al. (1989). 「異種ヘリックス-ループ-ヘリックスタンパク質間の相互作用により、共通の DNA 配列に特異的に結合する複合体が生成される」. Cell . 58 (3): 537–44. doi :10.1016/0092-8674(89)90434-0. PMID 2503252. S2CID 29339773.

[pmid7926781-12] ^ Ellenberger T、Fass D、Arnaud M、 Harrison SC（1994年4月）。「転写因子E47の結晶構造：基本領域ヘリックス-ループ-ヘリックス二量体によるEボックス認識」。Genes Dev。8 （8 ）：970-80。doi ：10.1101/gad.8.8.970。PMID 7926781。

[pmid8181063-13] Ma PC、Rould MA、Weintraub H、Pabo CO (1994年5月)。「MyoD bHLHドメイン-DNA複合体の結晶構造：DNA認識の観点と転写活性化への影響」。Cell . 77 (3): 451–9. doi :10.1016/0092-8674 ( 94)90159-7. PMID 8181063. S2CID 44902701.

[pmid7821222-14] ^ Wharton KA、Franks RG、Kasai Y、 Crews ST（1994年12月）。「非対称Eボックス様要素によるCNS正中線転写の制御：異物応答調節との類似性」。開発。120（12）：3563–9。doi ：10.1242 /dev.120.12.3563。PMID 7821222。

[pmid7539918-15] Wang GL、Jiang BH、Rue EA、Semenza GL (1995 年 6 月)。「低酸素誘導因子 1 は、細胞内 O2 圧によって制御される基本的なヘリックス-ループ-ヘリックス-PAS ヘテロダイマーです」。Proc . Natl . Acad. Sci. USA . 92 (12): 5510–4。Bibcode : 1995PNAS ...92.5510W。doi : 10.1073/ pnas.92.12.5510。PMC 41725。PMID 7539918 。

[pmid19632181-16] Grove C, De Masi F, et al. (2009). 「マルチパラメータネットワークにより、C. elegans bHLH転写因子間の広範な相違が明らかに」. Cell . 138 (2): 314–27. doi :10.1016/j.cell.2009.04.058. PMC 2774807. PMID 19632181 .