DNA標的と複合体におけるヒトNKX25ホメオドメインの結晶構造

NKX2.5は、心臓の形成と機能を調節する転写因子を含むホメオドメインであり、その変異は先天性心疾患に関連しています。ここでは、内因性標的の二本鎖DNAと複合体におけるNKX2.5ホメオドメインの結晶構造の最初の報告を提供し、心房性ナトリック因子遺伝子の近位プロモーター-242部位内に位置しています。1.8Åの解像度で決定された結晶構造は、NKX2.5ホメオドメインが、それ自体の物理的相互作用なしに5つのヌクレオチドによって分離された両方のDNA結合部位を占めることを示しています。2つのホメオドメインは、それらが結合するDNA配列の違いにもかかわらず、同一の立体構造を示し、DNAの有意な曲げは観察されませんでした。NK2ファミリータンパク質で完全に保存されているTyr54は、TAAGモチーフとの配列固有の相互作用を媒介します。NKX2.5タンパク質のこの高解像度結晶構造は、タンパク質とDNA相互作用の詳細な画像を提供します。これにより、ヒト患者で同定された変異体のDNA結合を予測できます。

NKX2.5 is a homeodomain containing transcription factor regulating cardiac formation and function, and its mutations are linked to congenital heart disease. Here we provide the first report of the crystal structure of the NKX2.5 homeodomain in complex with double-stranded DNA of its endogenous target, locating within the proximal promoter -242 site of the atrial natriuretic factor gene. The crystal structure, determined at 1.8 Å resolution, demonstrates that NKX2.5 homeodomains occupy both DNA binding sites separated by five nucleotides without physical interaction between themselves. The two homeodomains show identical conformation despite the differences in the DNA sequences they bind, and no significant bending of the DNA was observed. Tyr54, absolutely conserved in NK2 family proteins, mediates sequence-specific interaction with the TAAG motif. This high resolution crystal structure of NKX2.5 protein provides a detailed picture of protein and DNA interactions, which allows us to predict DNA binding of mutants identified in human patients.