stringtranslate.com

Бета-пропеллер

В структурной биологии бета-пропеллер ( β-пропеллер ) представляет собой тип архитектуры полностью β-белка, характеризующийся от 4 до 8 высокосимметричными бета-листами в форме лезвия , расположенными тороидально вокруг центральной оси. Вместе бета-листы образуют воронкообразный активный сайт.

Состав

Каждый бета-лист обычно имеет четыре антипараллельные β-цепи, расположенные в виде бета-зигзага. [2] Пряди скручены так, что первая и четвертая пряди расположены почти перпендикулярно друг другу. [3] Существует пять классов бета-пропеллеров, каждый из которых представляет собой высокосимметричную структуру с 4–8 бета-листами, каждый из которых обычно образует центральный туннель, образующий псевдосимметричные оси. [2]

Хотя официальный активный сайт белка для связывания лиганда формируется на одном конце центрального туннеля петлями между отдельными бета-цепями, белок-белковые взаимодействия могут происходить в нескольких областях вокруг домена. В зависимости от упаковки и наклона бета-листов и бета-нитей бета-пропеллер может иметь центральный карман вместо туннеля. [4]

Структура бета-пропеллера стабилизируется главным образом за счет гидрофобных взаимодействий бета-листов, тогда как дополнительная стабильность может быть обеспечена за счет водородных связей, образующихся между бета-листами на С- и N-концевых концах. По сути, это замыкает круг, который может происходить еще сильнее в 4-лопастных белках через дисульфидную связь. [2] Было показано, что шапероны Hsp70 и CCT последовательно связывают возникающие бета-пропеллеры, когда они выходят из рибосомы. Эти шапероны предотвращают формирование неродных взаимодействий между лопастями до тех пор, пока не будет синтезирован весь бета-пропеллер. [5] Экспрессия многих бета-пропеллеров зависит от CCT. [6] [7] [8] По крайней мере в одном случае ионы повышают стабильность за счет связывания глубоко в центральном туннеле бета-пропеллера. [4]

Мурзин предложил геометрическую модель для описания принципов конструкции бета-винта. [9] Согласно этой модели семилопастной винт был наиболее предпочтительной компоновкой с геометрической точки зрения.

Несмотря на свою высококонсервативную природу, бета-пропеллеры хорошо известны своей пластичностью. Помимо наличия множества разрешенных бета-листов для каждого домена, он также может включать в свои бета-листы другие домены. Кроме того, существуют белки, у которых наблюдается различное количество бета-нитей на бета-лист. Вместо типичных четырех бета-цепей в листе белок-ингибитор бета-лактамаз -II имеет только три бета-цепи на лист, тогда как фитаза Bacillus subtilis имеет пять бета-цепей на бета-лист. [2]

Функция

Благодаря своей структуре и пластичности белок-белковые взаимодействия могут образовываться с верхним, нижним, центральным каналом и боковыми гранями бета-пропеллера. [4] Функция гребного винта может различаться в зависимости от количества лопастей. Четырехлопастные бета-пропеллеры функционируют преимущественно как транспортные белки и благодаря своей структуре имеют конформацию, благоприятную для связывания субстрата. [4] В отличие от более крупных бета-пропеллеров, четырехлопастные бета-пропеллеры обычно не могут выполнять катализ сами, а вместо этого способствуют катализу, выполняя вышеупомянутые функции. Пятилопастные пропеллеры могут действовать как трансферазы , гидролазы и сахаросвязывающие белки. [4] Шести- и семилопастные винты выполняют гораздо более широкий спектр функций по сравнению с четырех- и пятилопастными винтами. Эти функции могут включать в себя действие лиганд-связывающих белков, гидролаз, лиаз , изомераз , сигнальных белков, структурных белков и оксидоредуктаз . [4]

Вариации более крупных (от пяти до восьми лопастей) бета-пропеллеров могут обеспечить еще более специфические функции. Так обстоит дело с С-концевой областью GyrA, которая имеет положительно заряженную поверхность, идеальную для связывания ДНК. Две альфа-спирали, выходящие из шестилопастного бета-пропеллера сывороточной параоксоназы, могут обеспечить гидрофобную область, идеальную для закрепления мембран. Белок 1, связывающий повреждение ДНК, имеет три бета-пропеллера, в которых соединение между двумя пропеллерами вставлено в третий пропеллер, что потенциально обеспечивает его уникальную функцию. [4]

Клиническое значение

Примеры

Домены

К повторяющимся доменам, которые, как известно, складываются в бета-пропеллер, относятся WD40 , YWTD , Kelch , YVTN, RIVW (PD40) и многие другие. Их последовательности имеют тенденцию группироваться вместе, что предполагает тесную эволюционную связь. Они также связаны со многими бета-содержащими доменами. [19]

Рекомендации

  1. ^ Спраг Э.Р., Редд М.Дж., Джонсон А.Д., Вольбергер С. (июнь 2000 г.). «Структура С-концевого домена Tup1, корепрессора транскрипции у дрожжей». Журнал ЭМБО . 19 (12): 3016–27. дои : 10.1093/emboj/19.12.3016. ПМК  203344 . ПМИД  10856245.
  2. ^ abcdefg «Бета-пропеллеры: связанные функции и их роль в заболеваниях человека». Исследовательские ворота . Проверено 17 ноября 2018 г.
  3. ^ Куриян, Конфорти, Веммер, Джон, Бояна, Дэвид (2013). Молекулы жизни: физические и химические принципы . Нью-Йорк: Garland Science. стр. 163–164. ISBN 9780815341888.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  4. ^ abcdefg Чен К.К., Чан Н.Л., Ван А.Х. (октябрь 2011 г.). «Множество лопастей белков β-пропеллера: консервативные, но универсальные». Тенденции биохимических наук . 36 (10): 553–61. doi :10.1016/j.tibs.2011.07.004. ПМИД  21924917.
  5. ↑ Штейн К.К., Криел А., Фридман Дж. (июль 2019 г.). «Топология и скорость элонгации возникающего полипептидного домена управляют котрансляционной иерархией Hsp70 и TRiC/CCT». Молекулярная клетка . 75 (6): 1117–1130.e5. doi :10.1016/j.molcel.2019.06.036. ПМЦ 6953483 . ПМИД  31400849. 
  6. ^ Плимптон Р.Л., Куэльяр Дж., Лай К.В., Аоба Т., Макаю А., Франклин С. и др. (февраль 2015 г.). «Структуры комплексов Gβ-CCT и PhLP1-Gβ-CCT раскрывают механизм сворачивания β-субъединицы G-белка и сборки димера Gβγ». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (8): 2413–8. Бибкод : 2015PNAS..112.2413P. дои : 10.1073/pnas.1419595112 . ПМЦ 4345582 . ПМИД  25675501. 
  7. ^ Куэльяр Дж., Лудлам В.Г., Тенсмейер Н.К., Аоба Т., Дхавале М., Сантьяго С. и др. (июнь 2019 г.). «Структурный и функциональный анализ роли шаперонина CCT в сборке комплекса mTOR». Природные коммуникации . 10 (1): 2865. Бибкод : 2019NatCo..10.2865C. дои : 10.1038/s41467-019-10781-1. ПМК 6599039 . ПМИД  31253771. 
  8. ^ Лудлам, WG; Аоба, Т; Куэльяр, Дж; Буэно-Карраско, Монтана; Макаю, А; Муди, доктор медицинских наук; Франклин, С; Вальпуэста, JM; Уиллардсон, Б.М. (01 ноября 2019 г.). «Молекулярная архитектура субкомплекса белка 2-7-9 синдрома Барде-Бидля». Журнал биологической химии . 294 (44): 16385–16399. дои : 10.1074/jbc.RA119.010150 . hdl : 10261/240872 . ПМК 6827290 . ПМИД  31530639. 
  9. ^ Мурзин А.Г. (октябрь 1992 г.). «Структурные принципы сборки пропеллера бета-листов: предпочтение семикратной симметрии». Белки . 14 (2): 191–201. дои : 10.1002/прот.340140206. PMID  1409568. S2CID  22228091.
  10. ^ Грегори А., Куриан М.А., Хаак Т., Хейфлик С.Дж., Хогарт П. (1993). Адам М.П., ​​Ардингер Х.Х., Пагон Р.А., Уоллес С.Е. (ред.). Бета-пропеллер-белок-ассоциированная нейродегенерация. Вашингтонский университет, Сиэтл. ПМИД  28211668 . Проверено 20 ноября 2018 г. {{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь )
  11. ^ Air GM (июль 2012 г.). «Нейраминидаза гриппа». Грипп и другие респираторные вирусы . 6 (4): 245–56. дои : 10.1111/j.1750-2659.2011.00304.x. ПМК 3290697 . ПМИД  22085243. 
  12. ^ Матросович М.Н., Матросович Т.Ю., Грей Т., Робертс Н.А., Кленк HD (ноябрь 2004 г.). «Нейраминидаза важна для инициации инфекции вируса гриппа в эпителии дыхательных путей человека». Журнал вирусологии . 78 (22): 12665–7. doi :10.1128/JVI.78.22.12665-12667.2004. ПМК 525087 . ПМИД  15507653. 
  13. ^ Нир Э.Дж., Шмидт С.Дж., Намбудрипад Р., Смит Т.Ф. (сентябрь 1994 г.). «Древнее семейство регуляторных белков белков WD-повторения». Природа . 371 (6495): 297–300. Бибкод : 1994Natur.371..297N. дои : 10.1038/371297a0. PMID  8090199. S2CID  600856.
  14. ^ Смит Т.Ф., Гайтацес С., Саксена К., Нир Э.Дж. (май 1999 г.). «Повторение WD: общая архитектура для разнообразных функций». Тенденции биохимических наук . 24 (5): 181–5. дои : 10.1016/S0968-0004(99)01384-5. ПМИД  10322433.
  15. ^ EMBL-EBI, ИнтерПро. «Бета-пропеллер типа WD40 (IPR011659) < InterPro < EMBL-EBI». www.ebi.ac.uk. ​Проверено 19 ноября 2018 г.
  16. ^ Чжан Д.В., Гарути Р., Тан В.Дж., Коэн Дж.К., Хоббс Х.Х. (сентябрь 2008 г.). «Структурные требования к PCSK9-опосредованной деградации рецептора липопротеинов низкой плотности». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (35): 13045–50. Бибкод : 2008PNAS..10513045Z. дои : 10.1073/pnas.0806312105 . ПМК 2526098 . ПМИД  18753623. 
  17. ^ Беттеридж DJ (февраль 2013 г.). «Сердечно-сосудистая эндокринология в 2012 году: PCSK9 — интересная цель для снижения уровня холестерина ЛПНП». Обзоры природы. Эндокринология . 9 (2): 76–8. дои : 10.1038/nrendo.2012.254. PMID  23296165. S2CID  27839784.
  18. ^ Чен CC, Ченг KJ, Ко ТП, Го RT (09 января 2015 г.). «Текущий прогресс в исследованиях фитазы: трехмерная структура и белковая инженерия». ХимБиоИнж Обзоры . 2 (2): 76–86. дои : 10.1002/cben.201400026 .
  19. ^ Копец КО, Лупас АН (2013). «Лопасти β-пропеллера как предковые пептиды в эволюции белков». ПЛОС ОДИН . 8 (10): e77074. Бибкод : 2013PLoSO...877074K. дои : 10.1371/journal.pone.0077074 . ПМЦ 3797127 . ПМИД  24143202. 

дальнейшее чтение

Внешние ссылки