بررسی نحوه برهمکنش کمپلکس تشکیل شده بین زینک فینگر دُومین از پروتئین های DOF با DNA با استفاده از روش های بیوفیزیکی

Abstract

سیستم رونویسی یکی از مهم ترین مکانیسم های درون سلولی می باشد که در تنظیم بیان ژن ها ایفای نقش می کند. موجودات زنده دارای شبکه ی پیچیده ای از فاکتورهای رونویسی هستند که به طور اختصاصی جایگاه های اتصالی مربوط به خود را در ژنوم شناسایی کرده و به آن ها متصل می گردند. این روند شامل فعالسازی و یا سرکوب بیان پروموتر ژن های خاصی در ژنوم توسط اتصال فاکتورهای تنظیمی cis می باشد. مطالعه برهمکنش بین پروتئین ها و DNA در سلول های زنده از دو بعد زیست شناختی و بیوفیزیکی همواره جذاب بوده است (1,2). دسترسی فاکتورهای رونویسی به توالی های DNA در ساختار در هم تنیده کروماتین بسیار محدود و کنترل شده می باشد و نیز یافتن جایگاه اختصاصی اتصال در تراکم بالای پروتئین و ژنوم درون سلول ها بسیار چالش برانگیز است (3,4). علاوه بر این، پروتئین های متصل شونده به DNA در غلظت بسیار پایینی درون سلول ها وجود دارند و این موضوع پیچیدگی یافتن جایگاه اتصال را افزایش می دهد (5,6). تلاش ها جهت شناخت ویژگی های اتصالی پروتئین ها به ژنوم از چند دهه قبل شروع شده و ادامه دارد. این مطالعات و تعیین ویژگی های اتصالی پروتئین ها اساس فهم مکانیسم جستجوی DNA هدف می باشد. برخی از این ویژگی ها از یک سو، به توالی DNA هدف مانند انرژی برهمکنش، و نیز به ساختار DNA و وجود یا عدم وجود سایر پروتئین های کمکی در روند اتصال بستگی دارد(12). دومین های متصل شونده به DNA در فاکتورهای رونویسی حاوی انواعی از موتیف های ساختاری می باشند که به طور اختصاصی DNA هدف را شناسایی کرده و به آن متصل می شوند و نیز در دسته بندی فاکتورهای رونویسی به خانواده های مختلف مانند پروتئین های هومئودومین، زیپ لوسین و انگشت روی در نظر گرفته می شوند(45). دومین انگشت روی یکی از بزرگترین ابرخانواده های یوکاریوتی را تشکیل می دهد و مهم ترین نقش شناخته آن تنظیم فعالیت های رونویسی می باشد(14). ایده گزینش انگشت های روی که توانایی اتصال به جایگاه های متفاوت را دارند و چینش آن ها به صورت پشت سر هم به صورت یک دومین حاوی چند انگشت روی، دانشمندان را بر آن داشت تا از این پروتئین نوترکیب به صورت ابزاری در تشخیص و درمان بیماری های ژنتیکی و نیز در تحقیقات به کار گیرند. ویژگی اختصاصی پروتئین ها در اتصال نیازمند توانایی پروتئین ها در اتصال به جایگاه های اتصالی خود با میل پیوندی بالا می باشند. هنوز چالش های فراوانی پیش روی دانشمندان در فهم کامل ویژگی های پروتئین های انگشت روی و طراحی روش هایی جهت استفاده از این ابزار وجود دارد(15). خانواده های متفاوتی ازگروه انگشت روی بر اساس ماهیت رزیدوهای شلاته کننده روی (سیستئین و هیستیدین)و نیز ساختار انگشت روی تعریف شده اند. به منظور جمع آوری اطلاعات پایه ای از نحوه برهمکنش پروتئین های انگشت روی و DNA مطالعات گسترده ای با استفاده از روش های رزونانس مغناطیسی هسته ای و کریستالوگرافی صورت پذیرفته است (16,17). پروتئین های خانواده DOF خانواده ای از پروتئین های مختص گیاهان هستند که به گروه پروتئین های انگشت روی تعلق دارند. هدف مطالعه حاضر ما بر آنیم تا اطلاعاتی در زمینه میل پیوندی این خانواده از پروتئین ها به DNA و نیز ویژگی های ساختاری آن ها کسب کنیم. به این منظور سه پروتئین از این خانواده با نام های DOF2.1، DOF3.4 و DOF5.8 از گیاه آرابیدوپسیس تالیانا انتخاب و بیان شدند. داده های موجود و نیز نتایج به دست آمده در بخش های بعدی به تفصیل ارائه شده است.