에스트로겐 수용체의 DNA 결합 영역에서 다른 금속이 아연을 대신할 수 있을까?

상세 설명

소 에스트로겐 수용체를 금속 킬레이트제 EDTA와 1,10-페난트롤린에 노출하자 비특이적 DNA 결합이 사라졌다. 이는 킬레이트제가 아연 손가락의 아연을 제거했기 때문으로 추정됐다. DNA-셀룰로스 결합 분석에서 아포수용체를 아연, 카드뮴 또는 코발트가 든 완충액에 대해 투석하자 비특이적 결합이 회복됐지만, 구리나 니켈이 든 완충액에서는 회복되지 않았다.

더 자세한 연구를 위해 연구진은 사람 에스트로겐 수용체의 DNA 결합 영역을 포함하며 박테리아에서 발현된 폴리펩타이드를 사용했다. 공통 서열 에스트로겐 반응 요소 헥사머를 포함한 올리고뉴클레오타이드를 이용한 이동도 변화 분석에서 아포폴리펩타이드는 DNA에 특이적으로 결합하지 못했다. 아포폴리펩타이드를 아연, 카드뮴 또는 코발트가 든 완충액에 대해 투석하자 DNA 결합이 회복됐지만, 구리나 니켈이 든 완충액에서는 회복되지 않았다. 에스트로겐 반응 요소 헥사머에 대한 해리상수는 아연으로 재구성한 폴리펩타이드에서 66 nM, 카드뮴으로 재구성한 폴리펩타이드에서 48 nM로, 자연 상태 폴리펩타이드의 Kd 48 nM와 사실상 구별되지 않았다. 반면 코발트로 재구성한 폴리펩타이드는 Kd가 720 nM로 결합 친화도가 더 낮았다. 그럼에도 메틸화 간섭 분석에서는 자연 상태와 아연, 카드뮴, 코발트로 재구성한 폴리펩타이드가 동일한 결과를 보였다.

아연과 구리 또는 니켈을 이용한 경쟁 실험은 구리와 니켈이 아연 손가락 잔기에 결합할 수 있지만 생산적인 결합은 하지 못함을 시사했다. 아연 블롯 경쟁 분석으로 측정한 폴리펩타이드의 금속에 대한 상대적 친화도는 구리 > 카드뮴 > 아연 > 코발트 > 니켈 순이었다. 연구진은 카드뮴과 코발트가 아연을 대체할 수 있다는 사실이 DNA 결합 영역의 구조적 유연성을 보여준다고 결론지었다. 이 금속들의 이온 반지름은 서로 조금씩 다르기 때문이다. 다만 DNA 결합 친화도나 특이성에 미묘한 차이가 존재하더라도 이 실험에서는 검출되지 않았을 수 있다. 연구진은 또한 생체 내에서 이 아연 손가락의 금속이 대체되는 현상이 일부 금속의 독성이나 발암성과 관련될 가능성을 제시했다.