stringtranslate.com

Гнездо (белковый структурный мотив)

Гнездо — это тип структурного мотива белка . Это небольшая повторяющаяся анион-связывающая особенность как белков , так и пептидов . [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [ 9 ] Каждый состоит из атомов основной цепи трех последовательных аминокислотных остатков. Группы NH основной цепи связывают анионы, в то время как атомы боковой цепи часто не участвуют. Остатки пролина не имеют групп NH, поэтому редко встречаются в гнездах. Примерно один из 12 аминокислотных остатков в белках, в среднем, принадлежит гнезду.

Гнездо RL связано с кислородом яйца. Углерод серый, кислород красный и азот синий. Атомы водорода опущены. Водородные связи серые пунктирные линии.

Конформации гнезда

Конформация гнезда такова, что группы NH первого и третьего аминокислотных остатков склонны быть связаны водородными связями с отрицательно заряженным или частично отрицательно заряженным атомом, часто атомом кислорода. NH второго остатка также может быть связан водородными связями с тем же атомом, но обычно направлен несколько в сторону. Эти основные атомы цепи образуют вогнутость, называемую гнездом, в которую помещается анионный атом. Такие анионные атомы иногда называют яйцами, и с гнездом может быть связано более одного яйца. Оксианионная дыра кишечных сериновых протеаз является функциональным примером гнезда. Другая находится на дне глубокой полости в антибиотике пептиде ванкомицине , который связывает ключевую карбоксилатную группу, используемую на последних стадиях синтеза бактериальной клеточной стенки , тем самым предотвращая размножение бактериальных клеток.

Гнезда определяются конформацией атомов основной цепи, а именно двугранными углами phi, psi первых двух аминокислот в гнезде. Для типичного гнезда (RL) phi i =-90°; psi i =0°; phi i+1 =80°; psi i+1 =20°.

Гнезда различаются по степени вогнутости. У некоторых она настолько мала, что вогнутость теряется; эти пептиды часто связывают катионы через свои основные группы CO цепи, а не анионы через свои группы NH. Фильтр специфичности калиевого канала [10] и водный канал аквапорина демонстрируют эту более линейную конформацию, в которой карбонильные группы используются белками для транспортировки молекул через мембраны. Эта почти линейная конформация также обнаружена в нити альфа-слоя [11] [12] [13]

Составные гнезда

Если два гнезда перекрываются так, что остаток i+1 первого гнезда является остатком i второго гнезда, образуется составное гнездо. Оно имеет четыре группы NH вместо трех. Если три гнезда перекрываются так, что остатки i+1 и i+2 первого гнезда являются остатком i второго и третьего гнезда, образуется более широкое составное гнездо с пятью группами NH и так далее. Атомы основной цепи образуют часть неполного кольца, причем все группы NH направлены примерно к центру кольца. Поскольку их вогнутости часто шире, чем простые гнезда, составные гнезда обычно используются белками для связывания многоатомных анионов, таких как фосфаты , как в мотивах P-loop или Walker , и в кластерах железа и серы . Было показано, что синтезированный пептид Ser-Gly-Ala-Gly-Lys-Thr, разработанный как минимальный пептид P-loop , прочно связывает неорганический фосфат при нейтральном pH. [14]

Типы гнезд

Простые гнезда бывают двух видов, называемые RL и LR в зависимости от знака углов фи первых двух остатков гнезда. Остатки R имеют отрицательные значения фи (как в правозакрученных альфа-спиралях), а остатки L имеют положительные значения фи (как в левозакрученной альфа-спирали ). Восемьдесят процентов гнезд являются RL и 20% являются LR. Когда два гнезда перекрываются, они могут быть RLR или LRL. Когда три гнезда перекрываются, они могут быть RLRL или LRLR, и так далее.

Каждая петля Шеллмана включает гнездо RL в последних трех из шести остатков. Гнездо связывает атомы кислорода карбонила, предшествующие ему в последовательности.

Ряд белков антител имеют гнезда RLR в шпильковых петлях их H-цепей CDR ( области, определяющие комплементарность ), связанные с карбоксилатной боковой цепью. Они были сконструированы для того, чтобы дать начало моноклональным антителам, содержащим гнезда, специфичным для белков с фосфорилированными серинами и треонинами . [15]

Большинство доменов PDZ имеют гнездо RL в начале первой бета-цепи с функцией распознавания карбоксилатной группы на С-конце пептида или белкового лиганда домена. [16]

Ссылки

  1. ^ Уотсон, Дж. Д.; Милнер-Уайт (2002). «Новый сайт связывания анионов в основной цепи белков: гнездо. Определенная комбинация значений phi,psi в последовательных остатках приводит к появлению сайтов связывания анионов, которые встречаются часто и часто обнаруживаются в функционально важных областях». Журнал молекулярной биологии . 315 (2): 171–182. doi :10.1006/jmbi.2001.5227. PMID  11779237.
  2. ^ Пал, Д.; Сунел (2002). «Новые принципы структуры белка: гнезда, яйца и что дальше?». Angew Chem Int Ed . 41 (24): 4663–4665. doi :10.1002/anie.200290009. PMID  12481319.
  3. ^ Milner-White, EJ; Nissink (2004). «Повторяющиеся мотивы связывания анионов в основной цепи в коротких полипептидах: гнезда». Acta Crystallographica Section D . D60 (11): 1935–1942. doi : 10.1107/s0907444904021390 . PMID  15502299.
  4. ^ Паевски, Р.; Фердани (2005). «Зависимость катионов от комплексообразования хлорид-ионов молекулами рецепторов с открытой цепью в растворе хлороформа». Журнал Американского химического общества . 127 (51): 18281–18295. doi :10.1021/ja0558894. PMID  16366583.
  5. ^ Berkessel, A; Koch (2006). «Асимметричное эпоксидирование енона твердофазно связанными пептидами: дополнительные доказательства спиральности катализатора и каталитической активности отдельных цепей». Биополимеры . 84 (1): 90–96. doi :10.1002/bip.20413. PMID  16283656.
  6. ^ Милнер-Уайт, Э. Дж.; Рассел (2006). «Предсказание конформаций белков и пептидов в ранней эволюции». Biology Direct . 3 : 3. doi : 10.1186/1745-6150-3-3 . PMC 2241844. PMID  18226248 . 
  7. ^ Уотсон, Дж. Д.; Ласковски (2005). «ProFunc: сервер для прогнозирования функции белка по трехмерной структуре». Nucleic Acids Research . 33 (веб-сервер): W89–W93. doi : 10.1093/nar/gki414. PMC 1160175. PMID  15980588. 
  8. ^ Langton, MJ; Serpell CJ; Beer PD (2016). «Распознавание анионов в воде: последние достижения с супрамолекулярной и макромолекулярной точки зрения». Angewandte Chemie International Edition . 55 (6): 1974–1987. doi :10.1002/anie.201506589. PMC 4755225. PMID  26612067 . 
  9. ^ Cremer, P; Flood AS; Gibb BC; Mobley DL (2018). «Совместные пути к прояснению мутных вод водной супрамолекулярной химии». Nature Chemistry . 10 (1): 8–16. doi :10.1038/nchem.2894. PMID  29256514. S2CID  205298633.
  10. ^ Уотсон, Дж. Д.; Милнер-Уайт (2002). «Конформации полипептидных цепей, где части основной цепи последовательных остатков являются энантиомерными. Их возникновение в областях связывания катионов и анионов белков». Журнал молекулярной биологии . 315 (15): 183–191. doi :10.1006/jmbi.2001.5228. PMID  11779238.
  11. ^ Milner-White, EJ; Watson (2006). «Образование амилоида может включать взаимопревращение альфа-бета-слоя посредством переворачивания пептидной плоскости». Структура . 14 (9): 1369–1376. doi : 10.1016/j.str.2006.06.016 . PMID  16962968.
  12. ^ Хейворд, С.; Милнер-Уайт (2008). «Геометрия α-листа: последствия для его возможной функции как предшественника амилоида в белках». Белки . 71 (1): 415–425. doi :10.1002/prot.21717. PMID  17957773. S2CID  43848293.
  13. ^ Хейворд, С.; Милнер-Уайт (2011). «Моделирование перехода β- в α-слой приводит к образованию скрученного слоя для антипараллельных и α-нанотрубки для параллельных нитей: последствия для образования амилоида». Белки . 79 (11): 3193–3207. doi :10.1002/prot.23154. PMID  21989939. S2CID  8761012.
  14. ^ Bianchi, A; Giorgi A; Ruzza P; Toniolo C (2013). «Показано, что синтетический гексапептид, разработанный так, чтобы напоминать белковое гнездо P-петли, связывает неорганический фосфат». Proteins . 80 (5): 1418–1424. doi :10.1002/prot.24038. PMID  22275093. S2CID  5401588.
  15. ^ Koerber, JT; Thomsen ND; Hannigan BT; DeGrado WF; Wells JA (2013). «Вдохновленный природой дизайн каркасов антител, специфичных к мотивам». Nature Biotechnology . 31 (10): 916–921. doi :10.1038/nbt.2672. PMC 3795957 . PMID  23955275. 
  16. ^ Ли, Х. Дж.; Чжэн Дж. Дж. (2010). «Домены PDZ и их партнеры по связыванию: структурная специфичность и модификация». Клеточная коммуникация и сигнализация . 8 : 8. doi : 10.1186/1478-811x-8-8 . PMC 2891790. PMID  20509869 . 

Внешние ссылки

  1. ^ Лидер, Д.П.; Милнер-Уайт (2009). «Мотивированные белки: веб-приложение для изучения небольших трехмерных белковых мотивов». BMC Bioinformatics . 10 (1): 60. doi : 10.1186/1471-2105-10-60 . PMC 2651126. PMID  19210785 . 
  2. ^ Головин, А.; Хенрик (2008). «MSDmotif: изучение белковых участков и мотивов». BMC Bioinformatics . 9 (1): 312. doi : 10.1186/1471-2105-9-312 . PMC 2491636. PMID  18637174 .