BHLH

Основная структура спираль-петля-спираль (от англ. basic helix-loop-helix, сокр. bHLH) — это базовый структурный мотив, имеющийся у многих белков, принадлежащих к суперсемейству димеризующихся факторов транскрипции^[2][3][4][5]. Эти белки и называют bHLH белками. Не следует путать этот белковый структурный мотив с другим, похожим структурным мотивом белков, так называемым мотивом «спираль-поворот-спираль». Слово «базовый» относится не к сложности, а к химическому составу мотива, поскольку факторы транскрипции обычно содержат осно́вные аминокислотные остатки, чтобы облегчить связывание с ДНК^[6].

базовая структура спираль-петля-спираль ДНК-связывающего домена.
базовый структурный мотив спираль-петля-спираль ядерного транслокатора AHR (ARNT). Две α-спирали (синие) взаимодействуют с короткой петлёй (красная)[1].
Идентификаторы
Символ	bHLH
Pfam	PF00010
InterPro	IPR001092
SMART	SM00353
PROSITE	PDOC00038
SCOP	1mdy
SUPERFAMILY	1mdy
CDD	cd00083
Доступные структуры белков
Pfam	структуры
PDB	RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum	3D-модель
Медиафайлы на Викискладе

Структура

Мотив характеризуется наличием двух α-спиралей, связанных петлёй. В общем, факторы транскрипции, включающие данный домен, являются димерными, каждый с одной спиралью, содержащей осно́вные аминокислотные остатки, которые облегчают связывание молекул ДНК^[7]. В мотиве, одна спираль меньше и, благодаря гибкости петли, позволяет димеризоваться путём фолдинга и упаковки против другой спирали. Большая спираль обычно содержит участки связывания ДНК. bHLH-белки обычно связываются с консенсусной последовательностью, называемой E-box, CANNTG^[8]. Каноническая последовательность E-box представляет собой CACGTG (палиндромную), однако некоторые факторы транскрипции bHLH, особенно из семейства bHLH-PAS, связываются с родственными непалиндромными последовательностями, которые похожи на E-box. bHLH TF могут гомодимеризоваться или гетеродимеризоваться с другими bHLH TF и формировать большое разнообразие димеров, каждый из которых обладает определёнными функциями^[9].

Примеры

Примеры транскрипционных факторов, содержащих bHLH:

• AHR
• Beta2/NeuroD1
• BMAL-1-CLOCK
• C-Myc, N-Myc
• MyoD
• Myf5
• Pho4
• HIF
• ICE1
• NPAS1, NPAS3, MOP5
• Scl, также известный как Tal1
• пронейрональные гены bHLH, такие как p-CaMKII и pSer (336)NeuroD.
• Склераксис
• Нейрогенины
• MAX
• OLIG1, OLIG2
• TCF4 (Траскрипционный фактор 4)
• BHLHE41, также известный, как DEC2, SHARP1, и BHLHB3

bHLH транскрипционные факторы часто важны в развитии или клеточной активности. BMAL1/Clock — это основной транскрипционный комплекс в циркадианных молекулярных осцилляторах. Другие гены, такие как c-Myc и HIF-1, были связаны с злокачественными опухолями, из-за их влияния на рост клеток и метаболизм.

Регуляция

Поскольку многие транскрипционные факторы bHLH являются гетеродимерными^[9], их активность часто сильно регулируется димеризацией субъединиц. Экспрессия или доступность одной субъединицы часто контролируется, тогда как другая субъединица конститутивно экспрессируется. Многие из известных регуляторных белков, таких как белок Drosophila extramacrochaetae, имеют структуру спираль-петля-спираль, но не имеют базовой области, что делает их неспособными самостоятельно связываться с ДНК. Они, однако, способны образовывать гетеродимеры с белками, которые имеют структуру bHLH, и таким образом дезактивируют свои способности в качестве факторов транскрипции^[10].

История

Человеческие белки с bHLH структурами

AHR; AHRR; ARNT; ARNT2; ARNTL; ARNTL2; ASCL1; ASCL2; ASCL3; ASCL4; ATOH1; ATOH7; ATOH8; BHLHB2; BHLHB3; BHLHB4; BHLHB5; BHLHB8; CLOCK; EPAS1; FERD3L; FIGLA; HAND1; HAND2; HES1; HES2; HES3; HES4; HES5; HES6; HES7; HEY1; HEY2; HIF1A; ID1; ID2; ID3; ID4; KIAA2018; LYL1; MASH1; MATH2; MAX; MESP1; MESP2; MIST1; 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;

Примечания

1. PDB 1x0o; Card P.B., Erbel P.J., Gardner K.H. Structural basis of ARNT PAS-B dimerization: use of a common beta-sheet interface for hetero- and homodimerization (англ.) // J. Mol. Biol.^[англ.] : journal. — 2005. — October (vol. 353, no. 3). — P. 664—677. — doi:10.1016/j.jmb.2005.08.043. — PMID 16181639.
2. Murre C., Bain G., van Dijk M.A., Engel I., Furnari B.A., Massari M.E., Matthews J.R., Quong M.W., Rivera R.R., Stuiver M.H. Structure and function of helix-loop-helix proteins (англ.) // Biochim. Biophys. Acta^[англ.] : journal. — 1994. — June (vol. 1218, no. 2). — P. 129—135. — doi:10.1016/0167-4781(94)90001-9. — PMID 8018712. Архивировано 10 октября 2018 года.
3. Littlewood T.D., Evan G.I. Transcription factors 2: helix-loop-helix (неопр.) // Protein Profile. — 1995. — Т. 2, № 6. — С. 621—702. — PMID 7553065.
4. Massari M.E., Murre C. Helix-loop-helix proteins: regulators of transcription in eucaryotic organisms (англ.) // Mol. Cell. Biol. : journal. — 2000. — January (vol. 20, no. 2). — P. 429—440. — doi:10.1128/MCB.20.2.429-440.2000. — PMID 10611221. — PMC 85097. Архивировано 30 мая 2020 года.
5. Amoutzias, Grigoris D.; Robertson, David L.; Van de Peer, Yves; Oliver, Stephen G. Choose your partners: dimerization in eukaryotic transcription factors (англ.) // Trends in Biochemical Sciences^[англ.] : journal. — Cell Press, 2008. — 1 May (vol. 33, no. 5). — P. 220—229. — ISSN 0968-0004. — doi:10.1016/j.tibs.2008.02.002. — PMID 18406148.
6. Lawrence Zipursky. McGill Lodish 5E Package - Molecular Cell Biology & McGill Activation Code / Lawrence Zipursky, Arnold Berk, Monty Krieger … [и др.]. — San Francisco : W. H. Freeman, 2003-08-22. — ISBN 0-7167-8635-4.
7. Lawrence Zipursky; Arnold Berk; Monty Krieger; Darnell, James E.; Lodish, Harvey F.; Kaiser, Chris; Matthew P Scott; Matsudaira, Paul T. McGill Lodish 5E Package - Molecular Cell Biology & McGill Activation Code (англ.). — San Francisco: W. H. Freeman^[англ.]. — ISBN 0-7167-8635-4.
8. Chaudhary J., Skinner M.K. Basic helix-loop-helix proteins can act at the E-box within the serum response element of the c-fos promoter to influence hormone-induced promoter activation in Sertoli cells (англ.) // Mol. Endocrinol.^[англ.] : journal. — 1999. — Vol. 13, no. 5. — P. 774—786. — doi:10.1210/mend.13.5.0271. — PMID 10319327.
9. Amoutzias, Gregory D.; Robertson, David L.; Oliver, Stephen G.; Bornberg-Bauer, Erich. Convergent evolution of gene networks by single-gene duplications in higher eukaryotes (англ.) // EMBO reports^[англ.] : journal. — 2004. — 1 March (vol. 5, no. 3). — P. 274—279. — ISSN 1469-221X. — doi:10.1038/sj.embor.7400096. — PMID 14968135. — PMC 1299007.
10. Cabrera C.V., Alonso M.C., Huikeshoven H. Regulation of scute function by extramacrochaete in vitro and in vivo (англ.) // Development : journal. — 1994. — Vol. 120, no. 12. — P. 3595—3603. — PMID 7821225.

Ссылки

• PDOC00038 в PROSITE
• MeSH Basic+Helix-Loop-Helix+Transcription+Factors
• Семейство bHLH белков Архивная копия от 22 апреля 2016 на Wayback Machine