FKKT

Raziskovalci San Hadži, Zala Živič, Uroš Zavrtanik in Jurij Lah s Katedre za fizikalno kemijo Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani so skupaj s kolegi s Kemijskega inštituta in Univerze v Bruslju (VUB) objavili članek v reviji Nature Communications z naslovom Mehko prepoznavanje DNA s transkripcijskim dejavnikom HigA2 iz Vibrio cholerae (Fuzzy recognition by the prokaryotic transcription factor HigA2 from Vibrio cholerae).

Klasični pogled na prepoznavanje bioloških molekul temelji na analogiji ključ – ključavnica, v skladu s katero specifična vezava molekul poteče zaradi njihove strukturne in kemijske komplementarnosti. Kasneje se je ta pogled razširil na vezavo, ki vključuje strukturno spremembo (angl. induced fit), vendar tudi v tem primeru nastane strukturno jasno definiran kompleks. V zadnjem času pa se je pokazalo, da obstaja še en način, t.i. mehka (angl. fuzzy) vezava, kjer eden od partnerjev v kompleksu ohrani visoko stopnjo dinamike.

V raziskavi so avtorji preučili vezavo bakterijskega proteina HigA2 na DNA. Ugotovili so, da je pri tem ključno sodelovanje med globularno DNA-vezavno domeno proteina in njegovo intrinzično neurejeno regijo, ki interagira z DNA na »fuzzy« način. Z uporabo metod jedrske magnetne resonance (NMR), ozkokotnega sipanja rentgenskih žarkov (SAXS), izotermne titracijske kalorimetrije (ITC) in mutageneze so natančno opredelili značilnosti tovrstne mehke interakcije in ugotovili, da nestrukturirana regija lebdi nad DNA in tvori prehodne kontakte preko specifičnih aminokislinskih »otokov«. Za razliko od doslej opisanih mehkih interakcij je v tem primeru opaziti višjo stopnjo sekvenčne specifičnosti. Zanimivo je, da isto zaporedje aminokislin na proteinu HigA2 lahko vzpostavi povsem drugačen način interakcije, ko se veže na proteinsko tarčo (vezava »induced fit«). Opisani primer kaže, kako lahko nestrukturirano aminokislinsko zaporedje omogoča različne načine molekulskega prepoznavanja, in tako opravlja več bioloških nalog.

Strukturni model proteina HigA2, vezanega na tarčno zaporedje DNA. Globularna domena s strukturo tipa vijačnica-zavoj-vijačnica prepozna specifično zaporedje nukleotidov, neurejena regija (svetlejši deli strukture na sliki) pa lebdi nad DNA in ojača vezavo.

Raziskavo je sofinancirala  Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije (programska skupina Fizikalna kemija P1-0201 in projekt J1-50026). Članek je objavljen v odprtem dostopu: https://www.nature.com/articles/s41467-024-47296-3.