CopG Unterdrücker Protein

John DePowell, '02 und
Timur Senguen, '03

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Chime Index

Contents:

I. Einführung

Bakterielle Plasmid Replikation is hochgradig reguliert, und stabile Instandhaltung im befallenen Organismus hängt von einer konstanten Plasmidkopienummer ab.  Ohne eine Regulation der Plasmidkopienummer, zu viele Plasmide würden produyiert und dadurch die dringend gebrauchten Mittel reduyiert, die für andere Dinge in der Bakterie gebraucht werden.  Replikation wird durch das Vorhandensein von rep Genekodierte Inizierer des Replikationsprotein (Rep) kontrolliert.  In dem Streptokocken 5536 bp pMV158 Plasmid, die Synthese des RepB Iniziererprotein wird durch die Produkte zweier Gene, rnaII und copG, kontrolliert.

Das copG Gen kodiert für den transkriptionellen Unterdrücker CopG.  Dieses Protein ist der kleinste natürliche transkriptionellen Unterdrücker zu diesem Zeitpunkt.
Es wurde identifiziert als Homodimer, bestehend aus 45 Aminosäuren.  Das Protein unterdrückt seine eigen Produktion und die Produktion des RepB Proteins, indem es zu der copG-repB Förderungsregion bindet.  Durch diese Bindung, die DNS ist 60º gebogen über den Kurs von vier DNS Drehungen.  Bindung der DNS kann möglicherweise verhindern, das die RNA Polzmerase des infizierten Organismus binden kann. 

II. Generelle Struktur

CopG ist ein Dimer zweier identischer polypeptid Ketten, A und B, beide 45 Aminosäuren lang <>.  Beide Monomer haben ein Helix-Drehung-Helix Motiv <> welches durch intramolekulare hydrophobische Blöcke stabilisiert wird, die mit 7 Aminosäurenrückständen von beide Seitenketten bestehen: Leu17, Met20, und Met24 (von Helix A) und Leu26, Met 31, Ile32, und Val34 (von der hinteren Drehung and Helix B) <>.  Der Dimer besteht aus 20 Wasserstoffbonde, 56 van der Waals Kontakte und einer Salzbrücke.  Diese Assoziation dieser beiden Moleküle führt zu der Formation einer antiparallel zweistrandigen gedrehten anitparallelen Schleife, basierend auf 10 zwischen Hauptketten Wasserstoffbonde von Met1 zu Glu11 beider Monomer <>.  Diese Schleife zusammen mit dem HTH resultiert in einem Schleife-Helix-Helix Motiv für beide Monomer des symmetrischen Homodimer. 

III. CopG zusammen mit DNS

In einem Komplex aus CopG und doppelstrandiger DNS zeigt einenen Tetramer<> der aus der Assoziation zweier Dimer geformt wird <>.  CopG wirkt zusammen mit der DNS via einer N-terminellen b-Schleife mit den DNS Basen <>, und mit dem DNS-Rückrat Phosphatgruppen über Rückstande am N-Terminus von Helix B beider Monomer  <>.  Durch diesen Prozess wird die DNS um 60º gebogen.  Diese Biegung wird durch die Kompression von der kleinen und der grossen Nut gegenüber yum Protein <>.  The kleine Nut im Zentrum des Operators wird extrem eng (1.9 A); die grosse Nut wird auf ungefähr  3/4 (8.6 A) seiner üblichen Grösse komprimiert (11.7 A).  Das DNS-Rückrat folgt einen The DNA backbone follows a glatten Pfad, ausser an der Stelle nahe dem Zentrum des Operators, wo die kleine Nut komprimiert ist and die Basespaare etwas geneigt sind <>.  Hier is ein Bild des Tetramer zusammen mit DNS.

IV. Basen Erkennungs Kontakte

Das CopG Molekül kommt in Kontakt mit den Bases der DNS über die N-terminellen b-Schleife.  DNS und CopG haben beide eine Zweifachsymmetry, aber jede der beiden b-Schleifen des CopG kontaktieren verschiedene Basen, der Zweifachszmmetrz der DNS-Sequenz nicht folgend.  Die asymmetrische Erkennungkontakte von beiden b-Schleifen ist representiert durch die verschiedenen interaktionen von Thr6 beider Strände.  Zum Beispiel, Thr6A  wirkt als H-bund Geber zu Thy-6, während Thr6B kontaktet Cyt-5 als H-bund Nehmer <>.  Andere H-bindende Baseninteraktionen beinhalten Arg4B zu Thy-7 <> und Arg4A zu Gua-4 und Gua-5 <>.  Es gibt auch Staplungsinteraktionen, wo eine Metülgruppe von Thy-3 steckt zwischen Metülgruppen von Thr6B und Thr8B <>.

V. Rückrat Interaktionen

Des Weiteren gibt es Kontakte zwischen CopG und dem DNS Rückrat.  Diese Interaktionen hängen nicht direkt von der DNS Sequenz ab. Sie bestehen as H-Bunden zwischen den Seitenketten von Thr8, Ser29 und Lys28 beider Monomer mit den DNS Phosphatgruppen <>.  Zusätzlich establieren einige Phosphate des DNS Rückrats Kontakt mit mit dem Proteinhauptketten Aminostickstoff von Lys28A und Ser29A.  Diese zwei Aminosäuren befinden sich auf der ersten Drehung der Helix B direkt hinter der Drehung des HTH-Motivs <>.  Dadurch wird der Phosphatgruppe eine N-Kappe aufgesetzt und befindet sich auf der Achse des Helixdipoles.  Im Monomer B, Helix B zeigt sein N-Terminal auf die DNS Phasphatgruppe, aber in diesem Falle bestehen keine H-Bunde.
 


VI. Implikationen für die Mitglieder der COP Familie von Plamid Unterdrückern

CopG ist der Prototyp für eine ganye Familie von Cop Unterdrückern plasmidischer Herkunft.  Konsenzanalysen zeigen das 14 Mitglieder dieser Familie sind  kompatibel mit der Struktur die gerade beschrieben wurde; Unterschiede in Länge sind durch längere N- und C-Terminale bestimmt.  Alle Mitglieder der Familie zeigen bestimmte Ähnlichkeiten: Sie zeigen den gleichen durch Glyzerin veruhrsachten Dreh, der die beiden Helixe verbindet und verschiedene Rückstände von Aminosäuren in wichtigen Positionen, wie der hydrophobischen Tasche.  Es wird angenommen, dass, wegen der Ähnlichkeiten, alle Mitglieder der Cop-Familie teilen dasselbe Motiv.  Dessweiteren, ein paar unzusammenhängende hypothetische Genprodukte der Bakterie und Viren die ähnliche Funktionen zeigen, teilen dieselbe Domäne wie die Cop-Familie.
 

VII. Referenzen

del Solar,G.H.,  Giraldo,R.,  Ruiz-Echevarria,M.J.,  Espinosa,M.,  Diaz-Orejas,R.  (1998) Replication and control of circular bacterial plasmids.  Microbiol. and Mol. Biol. Rev., 62, 434-464.

del Solar,G.H.,   perez-Martin,J. and Espinosa,M. (1995) Replication control of plasmid pLS1: efficient regulation of plasmid copy number is exerted by the combined action of two plasmid components, CopG and RNA II.  Mol. Microbiol., 18, 913-924.

Gomis-Ruth,F.X.,   Sola,M.,   Perez-Luque,R.,   Acebo,P.,  Alda,M.T.,  Gonzalez,A.,  Espinosa,M.,  del Solar,G., and Coll,M.  (1998) Overexpression, purification, crystallization, and preliminary X-ray diffraction analysis of the pMV158-encoded plasmid transcriptional repressor protein CopG.  FEBS Lett., 425, 161-165.

Gomis-Ruth,F.X.,   Sola,M.,  Acebo,P.,  Parraga,A.,  Guasch,A.,  Eritja,R.,  Gonzalez,A.,  Espinosa,M.,  del Solar,G.,  Coll,M.  (1998)  The structure of plasmid-encoded transcriptional repressor CopG unliganded and bound to its operator.  The EMBO Journal, 17, 7404-7415.