Hélice-coude-hélice

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Un domaine hélice-coude-hélice (HTH, ou Helix-Turn-Helix en anglais) est un élément de structure secondaire des protéines et un motif structurel important des protéines de liaison à l'ADN. Distinct du domaine hélice-boucle-hélice avec lequel il ne doit pas être confondu, il est formé de deux hélices α reliées par un court segment fléchi et est présent dans de nombreuses protéines intervenant dans la régulation de l'expression génétique^[1]. Son identification résulte de l'observation de similitudes entre des gènes codant les protéines Cro, CAP et répresseur λ de régulation de la transcription chez le phage λ et Escherichia coli, qui se trouvent posséder en commun une séquence de 20 à 25 résidus d'acides aminés facilitant la reconnaissance de l'ADN^{[2],[3],[4],[5]}.

La structure hélice-coude-hélice est un motif de liaison à l'ADN. Les deux hélices α assurent la reconnaissance et la liaison à l'ADN, l'une à l'extrémité N-terminale et l'autre à l'extrémité C-terminale. Dans la plupart des cas, comme pour le répresseur Cro, c'est la seconde hélice α (côté C-terminal) qui intervient le plus dans la reconnaissance de l'ADN, de sorte qu'on l'appelle hélice de reconnaissance. Elle se lie au grand sillon de l'ADN à travers une série de liaisons hydrogène et d'interaction de Van der Waals avec les bases exposées à ce sillon. L'autre hélice α, côté N-terminal, stabilise l'interaction entre la protéine et l'ADN, mais ne joue pas de rôle particulier dans la reconnaissance de cet ADN^[2]. Ces deux hélices partagent toujours la même orientation relative^[6].

Il existe plusieurs types de motifs hélice-coude-hélice en fonction de leur structure et de l'arrangement tridimensionnel des hélices^[6],[7],[8]. Certains sont décrits ci-dessous :

• À deux hélices — C'est le plus simple de ces motifs. Un homéodomaine enroulé comprenant deux hélices α et le coude a été identifié comme domaine protéique à repliement indépendant ultrarapide^[9].
• À trois hélices — On en trouve un exemple dans l'activateur de transcription MYB ^[10].
• À quatre hélices et plus — Le motif HTH à quatre hélices possède une hélice C-terminale de plus que le motif à trois hélices. On le trouve dans le domaine HTH de liaison à l'ADN de type LuxR des facteurs de transcription bactériens et dans le motif HTH des répresseurs TetR ^[11]. Il existe également des motifs HTH possédant encore davantage d'hélices^[12].
• HTH « ailé » — le motif HTH ailé (wHTH, pour winged helix-turn-helix) est formé d'un faisceau de trois hélices α et d'un feuillet β à trois ou quatre brins formant un aile. La géométrie de ces éléments varie selon les différents motifs wHTH. Celui de la famille des facteurs de transcription ETS , par exemple, est formé d'un motif HTH et d'un feuillet β à quatre brins formant un échafaudage dans l'ordre α₁-β₁-β₂-α₂-α₃-β₃-β₄, la troisième hélice étant celle de reconnaissance^[13],[14].
• Autres motifs HTH modifiés — Le domaine de liaison à l'ADN du régulateur de résistance aux antibiotiques multiple MarR présente un motif HTH ailé possédant une hélice C-terminale supplémentaire^[15].

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