dc.contributor.author
Schwartz, Thomas
dc.date.accessioned
2018-06-07T21:44:45Z
dc.date.available
2000-03-20T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/8368
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-12567
dc.description
Titelblatt
1\. Introduction 1
2\. Scientific Background 5
3\. Materials 15
4\. Biochemical and Molecular Biological Methods 21
5\. Crystallographic Methods 31
6\. Biochemical Characterization of the Z-DNA Binding Domain of ADAR1 34
7\. The Complex of Za with Left-Handed Z-DNA 51
8\. Discussion 75
9\. Summary 84
10\. Zusammenfassung 85
11\. References 88
dc.description.abstract
Summary
This work reveals for the first time the structural basis for a protein, Za ,
binding specifically to left-handed Z-DNA. The boundaries of Za , an
N-terminal domain of the dsRNA editing enzyme adenosine deaminase, ADAR1, were
determined with limited proteolysis. Those experiments suggest that Za is in
fact part of a bipartite domain Zab. Nevertheless, the isolated Za domain is
capable of binding to Z-DNA with nanomolar apparent affinity. A complex of Za
together with a short 6-base pair DNA oligomer, d(TCGCGCG), including a dT
overhang was crystallized. The structure was determined at 2.1 ? resolution
using the isomorphous replacement technique, including anomalous scattering
(SIRAS).
The structure shows that the bound DNA adopts an undistorted Z-DNA
conformation, very similar to the Z-form in the pure DNA crystal structure
determined by Wang et al. in 1979. Za is a very compact domain consisting of a
three-helix bundle closed on one side by a three-stranded antiparallel beta-
sheet. The Za -DNA contacts are made between residues from helix a 3 and the
C-terminal b -hairpin and mostly the zig-zag shaped phosphate backbone,
characteristic of Z-DNA. One single base contact is observed to the exposed
carbon 8 of a guanine base in the Z-DNA specific syn conformation. Unlike
Z-DNA, in B-DNA all bases are in the anti conformation, not allowing for this
interaction. Thus, in this tailored fit Za recognizes the Z-DNA conformation
through complementarity in shape and electrostatic nature. Surprisingly, Za
contains the helix-turn-helix (HTH) motif commonly found in B-DNA binding
proteins. In Za , this motif is used to contact Z-DNA in an entirely different
mode from that seen with B-DNA. Together with recent experiments indicating
that the HTH motif can also be used to bind RNA, this structure suggests that
slight modifications in the HTH motif can result in dramatic differences in
substrate specificity.
de
dc.description.abstract
Zusammenfassung
In dieser Arbeit wird zum erstenmal die spezifische Bindung eines Proteins an
linksgängige Z-DNA beschrieben. Die Domänengrenzen dieses 9 kD großen Proteins
Za , im N-terminalen Bereich des Doppelstrang-RNA abhängigen Editingenzyms
Adenosindeaminase ADAR1 liegend, wurden mit limitierter Proteolyse bestimmt.
Diese Experimente legen nahe, daß Za Teil einer zweigeteilten Domäne Zab ist.
Die isolierte Za Domäne ist jedoch imstande, an Z-DNA mit nanomolarer
Affinität zu binden. Der Komplex von Za mit dem 6 Basenpaar DNA Oligomer
d(TCGCGCG) mit dT Überhang wurde kristallisiert. Die Struktur konnte bei einer
Auflösung von 2.1 ? mit der Technik des einfachen isomorphen Ersatzes
einschliesslich anomaler Streuung (SIRAS) bestimmt werden.
Die Struktur zeigt, daß die gebundene DNA eine unverzerrte Z-DNA Konformation
einnimmt, die der Z-Form sehr ähnlich ist, die 1979 von Wang et al. in puren
DNA Kristallen erstmals bestimmt wurde. Za ist eine kompakte Domäne, bestehend
aus einem Bündel von 3 a -Helices das zur einen Seite von einem 3-strängigen,
antiparallelen b -Faltblatt abgeschlossen ist. Die Kontake zwischen Za und der
DNA bestehen zwischen Aminosäuren der Helix a 3 und der C-terminalen b
-Haarnadel einerseits und in erster Linie dem Z-DNA spezifischen Zick-Zack
Zucker-Phosphat Rückgrat andererseits. Die Struktur zeigt einen einziger
Basenkontakt zum exponierten Kohlenstoff 8 einer Guaninbase in der Z-DNA
spezifischen syn Konformation. Anders als in Z-DNA sind in B-DNA alle Basen in
der anti Konformation, welche diese Interaktion nicht erlauben würde. Za
erscheint deswegen maßgeschneidert für die Erkennung der Z-DNA Konformation
durch Komplementarität sowohl seiner Oberfläche als auch seiner
elektrostatischen Eigenschaften.
Überraschenderweise enthält Za ein Helix-Turn-Helix (HTH) Motiv, welches
gewöhnlich in B-DNA bindenden Proteinen gefunden wird. Za benutzt dieses Motiv
in einer gänzlich anderen Art und Weise um Z-DNA zu erkennen, als sie für
B-DNA üblich ist. Im Zusammenhang mit jüngsten Experimenten, die zeigen, daß
das HTH Motiv auch zur RNA Bindung verwendet werden kann, legt diese Struktur
nahe, daß kleine Modifikationen im HTH Motiv zu drastischen Veränderungen der
Substratspezifität führen können.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Protein-DNA Complex
dc.subject
Crystallography
dc.subject
Adenosine Deaminase
dc.subject
DNA Polymorphism
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie::540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
dc.title
Structural Basis for Left-Handed Z-DNA Binding by dsRNA Dependent Adenosine
Deaminase ADAR1
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Udo Heinemann
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Volker Erdmann
dc.date.accepted
2000-01-18
dc.date.embargoEnd
2000-08-24
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2000000340
dc.title.translated
Strukturelle Basis für die Bindung linksdrehender Z-DNA durch dsRNA abhängige
Adenosindeaminase ADAR1
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000000335
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2000/34/
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000000335
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access