酵母α2およびMCM1タンパク質は、高等真核生物のホメオドメインタンパク質に見られるモチーフに似た領域を介して相互作用します

ホメオドメインタンパク質は、一般に、比較的低い配列特異性と親和性を持つDNAを結合する転写調節因子です。1つのメカニズムホメオドメインタンパク質の生物学的特異性を高めるために使用することは、他のDNA結合タンパク質との相互作用によるものです。酵母（Saccharomyces cerevisiae）ホメオドメインタンパク質α2がMADSボックスタンパク質であるMCM1と特異的に相互作用して、DNAを特異的に結合し、転写を抑制する方法を調べました。Alpha2のホメオドメインに先行する領域内の主に疎水性残基のパッチが特定されており、DNAの非存在下でMCM1との直接的な相互作用を指定しています。この疎水性パッチは、in vitroでMCM1との協調的なDNA結合およびin vivoでの転写抑制に必要です。また、昆虫や哺乳類のホメオドメインタンパク質に頻繁に見られるYPWMと呼ばれる保存されたモチーフが、Alpha2のパッチの代わりにMCM1と相互作用する部分的に機能することを発見しました。これらの発見は、多様な生物のホメオドメインタンパク質が類似の相互作用モチーフを使用して他のタンパク質と関連して高レベルのDNA結合親和性と特異性を達成する可能性があることを示唆しています。

Homeodomain proteins are transcriptional regulatory factors that, in general, bind DNA with relatively low sequence specificity and affinity. One mechanism homeodomain proteins use to increase their biological specificity is through interactions with other DNA-binding proteins. We have examined how the yeast (Saccharomyces cerevisiae) homeodomain protein alpha2 specifically interacts with Mcm1, a MADS box protein, to bind DNA specifically and repress transcription. A patch of predominantly hydrophobic residues within a region preceding the homeodomain of alpha2 has been identified that specifies direct interaction with Mcm1 in the absence of DNA. This hydrophobic patch is required for cooperative DNA binding with Mcm1 in vitro and for transcriptional repression in vivo. We have also found that a conserved motif, termed YPWM, frequently found in homeodomain proteins of insects and mammals, partially functions in place of the patch in alpha2 to interact with Mcm1. These findings suggest that homeodomain proteins from diverse organisms may use analogous interaction motifs to associate with other proteins to achieve high levels of DNA binding affinity and specificity.