In a chain-like biological molecule, such as a protein or nucleic acid, a structural motif is a common three-dimensional structure that appears in a variety of different, evolutionarily unrelated molecules.[1] A structural motif does not have to be associated with a sequence motif; it can be represented by different and completely unrelated sequences in different proteins or RNA.

In nucleic acids

Depending upon the sequence and other conditions, nucleic acids can form a variety of structural motifs which is thought to have biological significance.

Stem-loop
Stem-loop intramolecular base pairing is a pattern that can occur in single-stranded DNA or, more commonly, in RNA.[2] The structure is also known as a hairpin or hairpin loop. It occurs when two regions of the same strand, usually complementary in nucleotide sequence when read in opposite directions, base-pair to form a double helix that ends in an unpaired loop. The resulting structure is a key building block of many RNA secondary structures.
Cruciform DNA
Cruciform DNA is a form of non-B DNA that requires at least a 6 nucleotide sequence of inverted repeats to form a structure consisting of a stem, branch point and loop in the shape of a cruciform, stabilized by negative DNA supercoiling.[3] Two classes of cruciform DNA have been described; folded and unfolded.
G-quadruplex
G-quadruplexsecondary structures (G4) are formed in nucleic acids by sequences that are rich in guanine.[4] They are helical in shape and contain guanine tetrads that can form from one,[5] two[6] or four strands.[7]
D-loop
Eine D -Schleife ist eine DNA- Struktur, bei der die beiden Stränge eines doppelsträngigen DNA-Moleküls über eine bestimmte Strecke getrennt und durch einen dritten DNA-Strang zusammengehalten werden. [ 8 ] Eine R-Schleife ähnelt einer D-Schleife, jedoch besteht der dritte Strang in diesem Fall aus RNA anstatt aus DNA. [ 9 ] Die Basensequenz des dritten Strangs ist komplementär zu einem der Hauptstränge und paart sich mit diesem, wodurch der andere komplementäre Hauptstrang in diesem Bereich verdrängt wird. Innerhalb dieses Bereichs handelt es sich somit um eine Form dreisträngiger DNA . Eine Abbildung in der Einführungspublikation des Begriffs veranschaulichte die D-Schleife in Form eines großen „D“, wobei der verdrängte Strang die Schleife des „D“ bildete. [ 10 ]

In Proteinen

In Proteinen beschreibt ein Strukturmotiv die Verknüpfung sekundärer Strukturelemente. Ein einzelnes Motiv besteht üblicherweise nur aus wenigen Elementen, z. B. das Helix-Turn-Helix-Motiv mit nur drei Elementen. Obwohl die räumliche Abfolge der Elemente in allen Instanzen eines Motivs identisch sein kann, können sie innerhalb des zugrundeliegenden Gens in beliebiger Reihenfolge kodiert sein . Neben sekundären Strukturelementen enthalten Proteinstrukturmotive häufig Schleifen variabler Länge und unspezifizierter Struktur. Strukturmotive können auch als Tandemwiederholungen auftreten .

Beta-Haarnadel
Äußerst häufig. Zwei antiparallele Beta-Stränge, die durch eine enge Schleife von wenigen Aminosäuren miteinander verbunden sind.
Griechischer Schlüssel
Vier Beta-Stränge, drei davon durch Haarnadeln verbunden, der vierte darüber gefaltet.
Omega-Schleife
Eine Schleife, bei der die Aminosäurereste, die den Anfang und das Ende der Schleife bilden, sehr nahe beieinander liegen. [ 11 ]
Helix-Schleife-Helix
Besteht aus Alpha-Helices, die durch eine Schleifensequenz von Aminosäuren verbunden sind. Dieses Motiv findet sich in Transkriptionsfaktoren.
Zinkfinger
Zwei Beta-Stränge mit einem umgefalteten Alpha-Helix-Ende zur Bindung eines Zinkions . Wichtig für DNA-bindende Proteine.
Helix-Turn-Helix
Zwei α-Helices, die durch eine kurze Aminosäurekette verbunden sind und in vielen Proteinen vorkommen, die die Genexpression regulieren. [ 12 ]
Nest
Äußerst häufig. Drei aufeinanderfolgende Aminosäurereste bilden eine Anionenbindungsstelle. [ 13 ]
Nische
Äußerst häufig. Drei oder vier aufeinanderfolgende Aminosäurereste bilden eine Kationenbindungsstelle. [ 14 ]

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ Johansson, MU (23. Juli 2012). „Definition und Suche nach Strukturmotiven mit DeepView/Swiss-PdbViewer“ . BMC Bioinformatics . 13 (173): 173. doi : 10.1186/1471-2105-13-173 . PMC  3436773. PMID  22823337 .
  2. ^ Bolshoy, Alexander (2010). Genome Clustering: From Linguistic Models to Classification of Genetic Texts . Springer. S. 47. ISBN 9783642129513Abgerufen am 24. März 2021 .
  3. ^ Shlyakhtenko LS, Potaman VN, Sinden RR, Lyubchenko YL (Juli 1998). „Struktur und Dynamik von superhelixstabilisierten DNA-Kreuzstrukturen“. J. Mol. Biol . 280 (1): 61–72 . CiteSeerX 10.1.1.555.4352 . doi : 10.1006/jmbi.1998.1855 . PMID 9653031 .  
  4. ^ Routh ED, Creacy SD, Beerbower PE, Akman SA, Vaughn JP, Smaldino PJ (März 2017). „Ein G-Quadruplex-DNA-Affinitätsansatz zur Reinigung der enzymatisch aktiven G4-Resolvase 1“ . Journal of Visualized Experiments . 121 (121). doi : 10.3791/55496 . PMC 5409278. PMID 28362374 .  
  5. ^ Largy E, Mergny JL, Gabelica V (2016). „Kapitel 7. Die Rolle von Alkalimetallionen in der Struktur und Stabilität von G-Quadruplex-Nukleinsäuren“. In: Astrid S, Helmut S, Roland KO S (Hrsg.). Die Alkalimetallionen: Ihre Rolle im Leben (PDF) . Metallionen in den Lebenswissenschaften. Band 16. Springer. S.  203–258 . doi : 10.1007/978-3-319-21756-7_7 . ISBN 978-3-319-21755-0PMID  26860303 .​
  6. ^ Sundquist WI, Klug A (Dezember 1989). „Telomere DNA dimerisiert durch die Bildung von Guanin-Tetraden zwischen Haarnadelstrukturen“. Nature . 342 (6251): 825–9 . Bibcode : 1989Natur.342..825S . doi : 10.1038/342825a0 . PMID 2601741. S2CID 4357161 .  
  7. ^ Sen D, Gilbert W (Juli 1988). „Bildung paralleler viersträngiger Komplexe durch guaninreiche Motive in der DNA und ihre Bedeutung für die Meiose“. Nature . 334 ( 6180): 364–6 . Bibcode : 1988Natur.334..364S . doi : 10.1038/334364a0 . PMID 3393228. S2CID 4351855 .  
  8. ^ DePamphilis, Melvin (2011). Genomduplikation . Garland Science, Taylor & Francis Group, LLC. S. 419. ISBN 9780415442060Abgerufen am 24. März 2021 .
  9. ^ Al-Hadid, Qais (1. Juli 2016). „R-Schleife: ein neuartiger Regulator der Chromatindynamik“ . Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai) . 48 (7): 623–31 . doi : 10.1093/abbs / gmw052 . PMC 6259673. PMID 27252122 .  
  10. ^ Kasamatsu, H.; Robberson, DL; Vinograd, J. (1971). „Eine neuartige geschlossene zirkuläre mitochondriale DNA mit Eigenschaften eines replizierenden Zwischenprodukts“ . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 68 (9): 2252–2257 . Bibcode : 1971PNAS...68.2252K . doi : 10.1073 / pnas.68.9.2252 . PMC 389395. PMID 5289384 .  
  11. ^ Hettiarachchy, Navam S (2012). Lebensmittelproteine ​​und -peptide: Chemie, Funktionalität, Wechselwirkungen und Kommerzialisierung . CRC Press Taylor & Francis Group. S. 16. ISBN 9781420093421Abgerufen am 24. März 2021 .
  12. ^ Dubey, RC (2014). Advanced Biotechnology . S Chand Publishing. S. 505. ISBN 978-8121942904Abgerufen am 24. März 2021 .
  13. ^ Milner-White, E. James (26. September 2011). „ Funktionelle Fähigkeiten der frühesten Peptide und die Entstehung des Lebens“ . Genes . 2 (4): 674. doi : 10.3390/genes2040671 . PMC 3927598. PMID 24710286 .  
  14. ^ Milner-White, E. James (26. September 2011). „ Funktionelle Fähigkeiten der frühesten Peptide und die Entstehung des Lebens“ . Genes . 2 (4): 678. doi : 10.3390/genes2040671 . PMC 3927598. PMID 24710286 .  

Weiterführende Literatur

  • Chiang YS, Gelfand TI, Kister AE, Gelfand IM (2007). „Neue Klassifizierung von Supersekundärstrukturen sandwichartiger Proteine ​​deckt strenge Muster der Stranganordnung auf“. Proteins . 68 ( 4): 915–921 . doi : 10.1002/prot.21473 . PMID  17557333. S2CID  29904865 .