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タンパク質や 核酸などの鎖状の生物学的分子において、構造モチーフとは、進化的に無関係なさまざまな分子に現れる共通の3次元構造です。 [1]構造モチーフは、配列モチーフと関連付けられる必要はなく、異なるタンパク質やRNA内の異なる完全に無関係な配列によって表されることもあります。
核酸では
核酸は、配列やその他の条件に応じて、生物学的に重要な意味を持つと考えられるさまざまな構造モチーフを形成することができます。
- ステムループ
- ステムループ分子内塩基対合は、一本鎖 DNA、またはより一般的には RNA で発生するパターンです。[2]この構造はヘアピンまたはヘアピンループとも呼ばれます。これは、同じ鎖の 2 つの領域 (通常は反対方向に読み取るとヌクレオチド配列が相補的) が塩基対合して二重らせんを形成し、不対ループで終わる場合に発生します。結果として生じる構造は、多くの RNA 二次構造の重要な構成要素です。
- 十字形DNA
- 十字形DNAは、少なくとも6ヌクレオチドの逆方向反復配列を必要とし、十字形の幹、分岐点、ループからなる構造を形成し、負のDNAスーパーコイルによって安定化された非B DNAの一種です。[3]十字形DNAには、折り畳まれたものと折り畳まれていないものの2つのクラスがあることが知られています。
- G-四重鎖
- G四重鎖 二次構造（G4）は、グアニンを多く含む配列によって核酸中に形成される。[4]それらはらせん状であり、1本、 [5]、 2本[6] 、または4本の鎖 から形成されるグアニン四分子を含む。[7]
- Dループ
- 置換ループまたはDループは、二本鎖 DNA 分子の 2 つの鎖が一定期間分離され、3 番目の DNA 鎖によって保持されているDNA構造です。 [8] RループはD ループに似ていますが、この場合、3 番目の鎖は DNA ではなく RNA です。[9] 3 番目の鎖は、主鎖の 1 つと相補的な塩基配列を持ち、それと対になって、その領域内のもう 1 つの相補的な主鎖を置換します。したがって、その領域内では、構造は三本鎖 DNAの形式になります。この用語を紹介する論文の図では、D ループが大文字の「D」に似た形で示されており、置換された鎖が「D」のループを形成していました。[10]
タンパク質
タンパク質では、構造モチーフは二次構造要素間の接続性を表します。個々のモチーフは通常、わずか数個の要素で構成されます。たとえば、「ヘリックス-ターン-ヘリックス」モチーフには 3 つの要素しかありません。要素の空間的順序はモチーフのすべてのインスタンスで同一である可能性がありますが、基礎となる遺伝子内では任意の順序でエンコードされる可能性があることに注意してください。二次構造要素に加えて、タンパク質構造モチーフには、可変長で構造が指定されていないループが含まれることがよくあります。構造モチーフは、タンデムリピートとして現れることもあります。
- ベータヘアピン
- 非常に一般的です。2 つの反平行なベータ ストランドが、その間のいくつかのアミノ酸のタイトなターンによって接続されています。
- ギリシャの鍵
- 4 本のベータ ストランドがあり、そのうち 3 本はヘアピンで接続され、4 本目は上部に折り畳まれています。
- オメガループ
- ループの始まりと終わりを構成する残基が非常に接近しているループ。[11]
- ヘリックス-ループ-ヘリックス
- アミノ酸のループ構造によって結合されたアルファヘリックスで構成されています。このモチーフは転写因子に見られます。
- 亜鉛フィンガー
- αヘリックス末端を持つ 2 本のβ鎖が折り畳まれて亜鉛イオンと結合します。DNA 結合タンパク質に重要です。
- ヘリックスターンヘリックス
- 2つのαヘリックスが短いアミノ酸鎖で結合しており、遺伝子発現を制御する多くのタンパク質に見られます。[12]
- ネスト
- 非常に一般的。3つの連続したアミノ酸残基が陰イオン結合凹部を形成する。[13]
- ニッチ
- 非常に一般的です。3つまたは4つの連続したアミノ酸残基が陽イオン結合特性を形成します。[14]
参照
参考文献
- ^ Johansson, MU (2012年7月23日). 「DeepView/Swiss-PdbViewerを使用した構造モチーフの定義と検索」. BMC Bioinformatics . 13 (173): 173. doi : 10.1186/1471-2105-13-173 . PMC 3436773. PMID 22823337 .
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- PROSITEタンパク質ファミリーとドメインのデータベース
- SCOPタンパク質構造分類
- CATHクラス アーキテクチャ トポロジー ホモロジー
- FSSP FSSP
- PASS2 PASS2 - 構造スーパーファミリーとしてのタンパク質アラインメント
- SMoS SMoS - スーパーファミリーの構造モチーフのデータベース 2007-01-26 にWayback Machineでアーカイブ
- S4 S4: 超二次構造モチーフマイニング用サーバー
さらに読む
- Chiang YS、Gelfand TI、Kister AE、 Gelfand IM (2007)。「サンドイッチ状タンパク質の超二次構造の新しい分類により、ストランド集合の厳密なパターンが明らかになる」。タンパク質。68 ( 4 ): 915–921。doi : 10.1002 /prot.21473。PMID 17557333。S2CID 29904865。