結構生物化學/蛋白質功能/DNA 結合
在生物過程中，蛋白質和 DNA 之間存在著多種相互作用，其中蛋白質必須識別 DNA 的特定部分。這些相互作用可以透過蛋白質用於識別和與 DNA 相互作用的方式進行分類。蛋白質使用這些相互作用的組合來實現DNA 結合的特定性。
以前，根據早期的低解析度X 射線結構，人們認為 DNA 螺旋的主要溝中存在的核酸集，提供了一組與互補氨基酸序列相對應的鹼基，以實現識別特異性。這種識別理論被稱為直接讀取。雖然這種識別機制很常見，並且在蛋白質資料庫中提供了大量的蛋白質，但人們已經認識到，簡單的程式碼之間的一對一對應關係不足以識別蛋白質-DNA 相互作用的特異性。在某些 DNA 識別情況下，蛋白質和 DNA 鏈之間的相互作用不太直接，並且如果不發生某種 DNA 螺旋構象的變形，這些相互作用不太可能發生。這些相互作用被定義為間接讀取機制。
兩個主要類別是鹼基讀取和形狀讀取。鹼基讀取是指蛋白質識別不同核酸鹼基的特定化學特徵。形狀讀取是指識別 DNA 序列的形狀。
鹼基讀取可以進一步分類為發生在主要溝中的讀取和發生在次要溝中的讀取。氫鍵是蛋白質識別 DNA 的一種機制；與次要溝相比，它在主要溝中是更大的特異性來源，這是因為氫鍵供體和受體的模式可用。在次要溝中，氫鍵供體/受體模式不會區分 A:T 和 T:A 以及 G:C 和 C:G。基於氫鍵的特異性取決於供體-受體對的數量和獨特的氫鍵幾何形狀。當 A:T 結合在一起時，它們會形成兩個氫鍵。當 G:C 結合在一起時，它們會形成三個氫鍵。氫鍵也被注意到是由水分子介導的；例如，在 Trp 阻遏蛋白酶中，發現水分子橋接氫鍵。但是，這種水介導的氫鍵識別機制只在主要溝讀取中被發現，而不是在次要溝讀取中。
從次要溝中置換水分子也可以用作 DNA 結合的熱力學驅動力。疏水效應也可以用於識別特定的鹼基，例如嘧啶基團與嘌呤基團相比。雖然氫鍵在識別嘌呤鹼基（如腺嘌呤和鳥嘌呤）方面很有效，但與嘧啶的接觸主要是疏水的。
形狀讀取可以分為全域性形狀識別和區域性形狀識別。DNA 形狀的變化取決於每對鹼基的化學相互作用，這會導致獨特的構象特徵。讀取中的特異性取決於與通常的 B-DNA 結構的差異，並導致結合不太理想的 DNA 構象。
區域性形狀讀取取決於兩個主要的變化：狹窄的次要溝和 DNA 扭結。DNA 扭結是指由於鹼基對堆積而導致螺旋線性斷裂。這促進了氨基酸和 DNA 鹼基之間的最佳接觸。
全域性形狀讀取被歸類為整個 DNA 結合位點不處於理想的 B-DNA 結構中。這些結構的例子是 A-DNA、彎曲 DNA 和 Z-DNA。在 A 型 DNA 中，由於次要溝擴充套件，通常不暴露的糖結構可以接觸非極性氨基酸，例如丙氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和纈氨酸。在 Z-DNA 中，識別磷酸基團的位置。例如，RNA 腺苷脫氨酶識別左手螺旋上鋸齒狀的磷酸模式。
Rohs, Remo (2010). "蛋白質-DNA 識別的特異性起源". 生物化學年度評論. 檢索於 2011-11-15.