二、其他RNA结合模体 1、双链RNA-结合结构域：拓扑结构类似于RNP结构域，但同
RNA的特异性结合仅发生于第二个α螺旋和β折叠形成的 裂缝中 2、K同源结构域 Nhomakorabea3、其他
U1 剪 接 体 蛋 白 N端 RNP 结 构 域
17.4 蛋白，核酸结合的分子基础
一、核酸与蛋白的直接作用 1、核酸蛋白直接作用的途径 （1）蛋白侧链同碱基作用——序列特异性相互作用的主要
锌指可形成-helix插入大
沟，与其相连 接的- sheet 在 另一侧
糖皮质激素和雌激素受体都 有两个“指”，每个指在 Cys四分体的中央带有一个 锌原子。两个指形成α-螺 旋，彼此折叠成一个大的球 状功能域。α-螺旋与螺旋 相连的β折叠一道形成一个 疏水中心。N-端螺旋的一侧 和DNA的大沟接触，两个糖 皮质激素受体形成二聚体和 DNA结合，每个受体负责和 连续的大沟接触。每个“指” 控制着受体的重要特点。图 表明在第一个“指”的右侧 控制DNA的结合，在第二指 的左侧控制着形成二聚体的 能力。
ADR1 Kruppel
酵母 果蝇
2
22bp
ADH2基因
激活ADH基因
5
?
？
胚的分节
驼 背 基 果蝇
4+2 ?
？
因产物
胚的分节
ADR1:酿酒酵母的转录激活蛋白，表达醇脱氢酶ADH2等所
需的DNA结合蛋白
• 典型的锌指蛋白有一组锌指，单个的锌 指的保守序列是：Cys-X2-4-Cys-X3-PheX5-Leu-X2-His-X2-His,根据锌结合位点 的氨基酸又把锌指分成为2Cys/2His和 2cys/2cys两类，前者为Ⅰ型，后者为Ⅱ 型锌指，Ⅰ型结构“指”的本身由23aa 组成，“指”与“指”之间通常由7-8aa 连接。
大沟侧
A
D
HD
O HN
N
A
D
D
H
N
NH
O
TNH N
O C1'
D
NA N
N C1'
N AN C1' N
D
D
小沟侧
H NT N
O C1'
D
A
H NH
大沟侧
DD
O
N
D
D
N
O
A
H HN
CN N
O C1'
D
H NG
N
N
C1'
HN
HD
N GNH
C1'
N
NH DH
A
A
小沟侧
NC N
O C1'
D
3、结构分析：通过X射线和NMR对蛋白-DNA复合体的结 构进行分析，可以在原子分辨水平上确定分子内键的空 间排列
成肌素，Myf-5和MRF-4的活性调节
17.5 序列特异性结合
一、蛋白识别的DNA序列 1、直接解读：涉及大沟或小沟处蛋白和碱基之间的相互作
用，蛋白直接识别碱基。 2、非直接解读：涉及蛋白和糖、磷酸骨架之间的相互作用，
蛋白识别那些造成整个DNA特殊构象的序列。 二、DNA中的分子信号:DNA碱基中由一种隐藏在键模式中
2、通过β链识别 （1）带-螺旋-螺旋 在MetJ,Are,Mnt中发现，通过β折叠
同DNA识别；
（2）TATA结合蛋白 以反平行的β链同DNA结合，β链结合 DNA的小沟。呈C字型包围DNA
E2 蛋白
带-螺旋-螺旋模体
TBP结构（上为前视图；下为 俯视图）
3、The Rel家族 Rel同源结构域(RHB)包含由铰链区连接的免疫球蛋白折叠。 Rel蛋白有形成二聚化的倾向
• 一级序列揭示：各组蛋白之间仅有很低 的同源性(<20%)，但是它们具有一个保 守的结构，即组蛋白折叠(histone fold)，它包含着由二个介导二聚化的融 合的螺旋－链－螺旋的结构，组蛋白的 连接子( 如 H1，H5 )也在染色体的高度 有序化中起作用。
六、其他DNA结合基序 1、乳头瘤病毒的E2蛋白 包括4个β链和一个突出的α螺旋，二聚体形成β桶状结构
表
Cys2/Cys2型的调节蛋白
蛋白
大小
指
糖皮质激素受体 94,000
2
雌激素受体
66,000
2
GAL4(酵母)
99,000
1
腺病毒E1A
～30,000
1
靶 GRE中20bp ERE中20bp UAS中17bp ?
糖皮质激素受体-DNA复合物
GAL-4的锌双合簇的结构（左：前视图；中：测视图 右：俯视图（拉链作为二聚化结构）
包含两个介导二聚化的螺旋-链-螺旋结构 2、许多转录因子于不同的核心组蛋白同源，如TAFs
类组蛋白结合模体
真核细胞的DNA分子可通过同组蛋白 作用被包装成核小体。在核小体的核心 颗粒中包含有二个负超螺旋弯曲的DNA围 绕着一个组蛋白的八聚体。这个八聚体 分别由同样两个核心组蛋白H2A, H2B及 H3，H4组成。它们同DNA之间的相互作用 涉及DNA中富含AT区域的小沟存在于组蛋 白八聚体的表面并将其缠绕。
• B类是组织特异性表达的蛋白，包括哺乳 动物的MyoD(肌浆蛋白（myogen）基因 的转录因子)和果蝇的AC-S（achaetescute 无刚无基因的产物）这种bHLH可 能是一种转录调控蛋白，大部分以异二 聚体形式存在。
类组蛋白结合模体
五、 1、核心组蛋白都有组蛋白折叠这样一个保守的结构，其
33.17 33.13
锌指（zinc finger）基序
二、半胱氨酸-组氨酸锌指
1、锌指结构 是第一个被发现的真核细胞中同 DNA结合有关的结构，在细菌中十分少见。
2、结构特点：有β发夹和一个相邻的α螺旋。以一对半胱氨 酸和一对组氨酸在12个氨基酸残基组成的环中和锌离子 配位。环状结构核心序列保守（ C-X2-4-C-X2-4-F-X5-LX2-H-X3-4-H),突出于蛋白表面，顶端碱性残基同DNA分 子大沟作用。
四、碱性结合结构域（bZIP及bHLH) 亮氨酸拉链（Leucine ziipper）和螺旋-环-螺旋（HLH）
1、结构特点：高度碱性的α螺旋作为同DNA的基本识别结构， 螺旋通常以二聚体的形式存在，二聚化结构域一样为DNA 结合所必需。
2、结合机制：碱性结构域在溶液中采用一种无序的部分螺 旋结构，当同DNA结合时，这种结构发生了变化而诱导了 典型α螺旋的形成。
C-Jun和C-Fos蛋白的异二聚体的结合比它们同二聚体 更为坚固。Myc，C/EBP（结合CAAT box和SV40核心增 强子的一种因子），AP1蛋白（异二聚体，结合于SV40 的增强子）等都具有亮氨酸拉链结构。
• 亮氨酸拉链（leucine zipper）结构域通常 被定义为一行4-7个周期重复的亮氨酸残 基，其距离大约跨越8个螺旋转弯，通式 为L-x(6)-L-x(6)-L-x(6)-L，有时典型的亮氨
• View of the Lac repressor DNA complex, as determined by X-ray crystallography. Here the repressor tetramer is shown binding to two operators. Each dimer binds to one operator. The operators are 21 base pairs long here and are shown in dark and light blue. The monomers are colored green, pink, red, and yellow. Note how the amino-terminal headpiece on one monomer (pink) crosses the other monomer (green) to bind the first part of the operator, whereas the second monomer headpiece (green) crosses over to bind the second part of the operator. Thus, the recognition helix from each of two subunits binds to the consecutive parts of the same operator.
经典的锌指结构
爪蟾TFШA锌指结构域
三、半胱氨酸锌指 1、结构特点：含锌的DNA结合结构域只用半胱氨酸配位锌 2、核受体家族的DNA结合结构 （1）DNA结合结构为一个包含两相互垂直α螺旋的球形结构 （2）以二聚体的形式结合DNA
3、锌双核簇：酵母蛋白所特有，由6个半胱氨酸配位2个锌原 子，具有保守序列C-X2-C-X6-C-X6-C-X2-C-X6-C
性； （3）通过可循环的蛋白与蛋白作用，增加作用的亲和力。 2、二聚化的优点：通过形成异二聚体增加识别靶位点的范
围，同时在调控中可使用非活性单体增加蛋白作用的多 样性
3、二聚化对于bZIP和bHLH蛋白家族成员的作用 （1）功能的多样性可由选择性的二聚化产生，如c-Fos和
c-Jun蛋白 （2）调节的多样性可由选择性的二聚化产生，如MyoD1,
3、多个锌指同DNA结合，有的锌指作为隔离物，不同DNA 直接接触。
F L
C
H
Zn
NH2 Y
C
H
锌指结构
COOH
带有Cis/Hi锌指结构的转录因子 和DNA结合蛋白
蛋白 TFⅢA
来源
指
哺乳动物 9
结合的 DNA
50bp
靶 5S基因
功能 5S基因转录因子
SP1
哺乳动物 3