由对细菌的生长，到对高等生物的发育，结合DNA的蛋白质都极其重要的转录调节作用。曾被认为，和这些蛋白质结合DNA的几何形状，似乎并无太大变化，只是形成或采纳了某些轻微的弯曲或纽结。但由转录激活剂所提供的证据说明，DNA是极度弯曲的。如今，由舒尔茨（Schultz）、希尔德（Shield）和施泰茨（Steitz）测定了这种复合物的结晶结构，进一步证实了DNA的弯曲是很大的。在上月发表的一篇文章里，柯波拉（Kerppola）和柯伦（Curran）表明；在拉链致癌蛋白质Fos和Jun内，它们同族DNA都是弯曲的；而且，DNA作为蛋白质的被动骨架的观点被放弃，而两者间的关系，被视为是平等协作。但DNA结构的这些变形，是如何转化为生物学功能的呢？

我们对DNA－蛋白质之间相互作用动力学的认识是逐步深入的，随着由X－射线结晶学核磁共振光谱学对DNA结合蛋白质结构的确定，抑制物蛋白质的螺旋转向螺旋的和DNA结合的基序，在同源区内出现相同效应，证实了蛋白质α－螺旋的“真实”DNA顺序，是以大沟形式出现的开始预想。现在，可把形成特异顺序的这种方式，扩伸进锌指蛋白质内J对于DNA－亮氨酸拉链间的相互作用，这也许是￥键。但试图总结快速发展的这一课题，类似于为迎面奔驰而来的火车拍照；即使螺旋沟构型的观点不再普遍了。汤姆 · 施泰茨（Tom Steitz）和他领导的小组，占据着研究的领先地位。已从对原核生物转录激活剂和分解代谢激活剂蛋白质（CAP，也叫环状AMP受体蛋白质）的结构测定，到解决当和DNA结合时复合物的结构。

当限制能量中的碳源时，大肠杆菌操纵子中的许多，例如he和gal，受诱导产生适当的酶，以便分解替代糖。通过c AMP-CAP复合物结合进启动子上游40~100碱基对的特异位点上，便能达此目的。复合物作为一种二聚体结合到由TGTGA×××××× TCACA顺序组成的一致结合位点上。这些强力结合的相互作用，出现在横越23~30碱基对的一个区域上。这比通常在抑制剂蛋白质中所发现的相互作用力大许多。对于一个相对小蛋白质（210氨基酸）来讲，和DNA的100 A的长度接触，将需要蛋白质周围轴的明显弯曲。对于促成这种变形，TGTGA区域以外的顺序可能非常重要。CAP结合的选择性地如此一个部分，可能来自容易适合所需弯曲的DNA。舒尔茨等人的新的结晶结构显示，必须弯曲的绝大部分，是由两个不连贯的扭曲引起的。处于和复合物的双轴有关连的每一TGTGA顺序中心的TPG步骤上。这些扭曲，涉及一种碱基堆积的损失，造成51°~43°的轴轨道中的变化。

这样，通过CAP的顺序识别就有两种化合物。现在，从每个二聚体中，有一个螺旋转向螺旋基序的识别螺旋的熟悉插入，进入TGTGA顺序中的大沟内，在这里的侧链，制造了与碱基对边沿有联系的特异氢键。此外，在与每半个位点有关连的11个碱基的另外13个侧链之间，形成接触，覆盖了复合物中28个碱基对的全部，并且形成了适当的接触。某些侧链有识别能力，造成和突变体位点的不适当接触。

CAP复合物以两种方式选择其靶DNA的弯曲度。形成在扭曲上的顺序接触，实际需要DNA在这一点上是弯曲的。也就是说，由中心继续向外，呈现出一类变化，发现在组蛋白质周围，包裹在核小体内的DNA内。这样，在从结合位点的中心螺旋的一圈处，DNA面对蛋白质，顺序是A+T富余；提供一个可压缩的小沟；而在继续向外半圈处，顺序是G+C富余。由扭曲和弯曲结合所造成的总弯曲大约是90°，和早先估计的情况很相符。

这就留下了一个最难解答的问题，即CAP复合物，在大肠杆菌的约20种不同启动子中，是如何激活转录的呢？就此而言，认识CAP的活动机制，比解释抑制物的活动更加困难很多，因为抑制因子可以简单地通过特异顺序地结合和启动子的关闭而工作。由于在不同启动子中其活动模式的改变，都使情况更加复杂。首先，发现CAP结合位点离启动子的距离不同；第二，某些启动子，如和gal，实际是可受不同影响的重叠对；第三，从一个启动子到另一个启动子，动力学步骤的改变是不同的。对于转录启始的动力学模式，涉及一种RNA聚合酶开始结合进启动子内（结合常数KB），紧接着是第二阶段。处于10顺序内的碱基对松开（速度常数Kz），形成一种开放复合物，一旦和附加核苷酸形成立体复合物，便涉及到更进一步的动力学步骤。

如此以来，CAP结合，是如何帮助这些启动子的呢？很清楚，DNA的弯曲是至关重要的。因为CAP位点可被因重复地寡腺嘌呤通道而永久弯曲的DNA所取代，使体内和体外的启动子激活。弯曲的DNA能够促进局部螺旋放开，通过释放机械能。但情况也许并非如此，因为去力后的永久弯曲DNA能够激发转录，而且在开放复合物形成期间，弯曲是保守的。

如此还剩下一个促进蛋白质和蛋白质接触的问题。沿着CAP结合和RNA聚合酶之间的DNA，存在着一种混合阶段的关系。唯一地功能性间隔，实际是在自然启动子中出现。这就说明，在两种蛋白质之间，有着密切的接触。这和发现在结合中有协同作用的情况相符，通过CAP的突变分析，识别了一种“补片”，位于关系这种接触的蛋白质的表面上。CAP和聚合酶结合，产生一种甚至比CAP单一更大的弯曲，在180°的区域内。这样的自然接触，促进开放复合物的形成。DNA的这种大弯曲，可允许和更上游DNA的另外接触。有可能引起这样一种包装的核蛋白复合物的激活。这样以来，还是没能解答CAP如何帮助galpl启动子放开的问题（此处Kz受影响）。虽然有形成DNA环的可能，受到抑制，产生一种扭力，因此加速了它的开放。但是，CAP结合和基因激活之间的最终连系，还是没被充分认识。

因而，CAP被认为是一种DNA结合辅助蛋白质，利用它，可以获得全部核蛋白的结构。对于操作DNA结构来讲，它也许是重要的一类蛋白质，其中包括局部异构酶和溶解酶在内。

[Nature，1991年12月5日]