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GATA Transcription Factors

GATA 転写因子ファミリーは様々な細胞の分化、成長、生存を制御する。GATA ファミリーは GATA1 から GATA6 の 6つからなる。GATA1, GATA2, GATA3 は造血幹細胞 (hematopoietic stem cell) とその派生細胞の転写制御に重要である。GATA4, GATA5, GATA6 は様々な中胚葉および内胚葉から生じる組織で発現する。

Protein Structure

GATA 因子は隣接する 2つの Zn finger (Cys-X2-Cys-X17-Cys-X2-Cys) を持ち、標的遺伝子のプロモーターにある GATA エレメント (5'-(A/T)GATA(A/G)-3') に結合する。GATA4, GATA5, GATA6 は 2つの Zn finger において、アミノ酸配列で 80 - 90% という高い相同性を示す。また、C 末端側 Zn fingerの DNA 配列認識ドメインは、全ての GATA 因子でよく保存されている。各 GATA 因子の DNA 結合機構は共通であると考えられている。GATA DNA 結合ドメインの N 末端および中央領域は DNA の大きい溝 (major groove) に結合し、C 末端領域は小さい溝 (minor groove) と結合する。

GATA4 のドメイン欠損タンパク質の解析は、C 末端側 Zn finger が DNA 結合必要充分であることを示した。GATA 因子のタンパク質間相互作用は、C 末端側 Zn finger によって仲介される。N 末端側 Zn finger は単独で DNA に結合できず、複合体の安定性と DNA 結合の特異性を高める役割を担う。N 末端側 Zn finger は FOG (Friend of GATA) 転写因子と相互作用する。また、NLS (nuclear localization signal) 配列が C 末端 Zn finger に隣接している。加えて、2つの転写活性ドメインが N 末端領域にある。これらの活性化ドメインは、GATA-5, -6 でも部分的に保存されている。

GATA1, GATA2, GATA3 には、それぞれの Zn finger の C 末端側に Lys-rich モチーフがある。このモチーフは GATA4, GATA5, GATA6 では保存されていない。GATA1 の Lys 残基は p300 によってアセチル化され、赤血球分化を促進する。

Acetylation Sites

GATA 因子には、2つの Zn finger それぞれの C 末端側に 2つの Lys-rich な領域 (N-motif, C-motif) があり、アセチル化の対象となる。

以下に GATA 因子の N- および C-motif を示す。表示した領域において、hGATA4 ≡ mGATA4。青色はアセチル化される (可能性が極めて高い) Lys 残基。

N-motif

hGATA1 GLYHKMNGQNRPLIRPKKRLIVSKRAGT
mGATA1 ****K***********KK*M***K****
hGATA2 ****K*********K*KR**SAAR****
hGATA3 ****K*********K*KR**SAAR****
-GATA4 ****K***I*****K*QR**SA*R*V*L
mGATA5 ****K***V****VK*QR**SS*R*S*L
mGATA6 ***SK***LS****K*QK*VPS*R*L*L

C-motif

hGATA1 GLYYKLHQVNRPLTMRKDGIQTRNRKASGKGKKKR
mGATA1 ***FK***********K********K***K*KKK*
hGATA2 ****K**N**A****KKE*******KMSNKSKKSKK
hGATA3 ****K**NI******KKE*******KMSSKSKKCK
-GATA4 ***MK**G*P***A**KE*****K*KPKNLNKSKT
mGATA5 ***MK**G*P***A*KKES****K*KPKNPAKIKG
mGATA6 ***MK**G*P***A*KKE*****K*KPKNINKSKA

References