stringtranslate.com

Липокалин

Липокалины представляют собой семейство белков, которые транспортируют небольшие гидрофобные молекулы, такие как стероиды , билины , ретиноиды и липиды , и большинство липокалинов также способны связываться с комплексным железом (через сидерофоры [2] или флавоноиды [3] ), а также с гемом . [4] Они разделяют ограниченные области гомологии последовательностей и общую архитектуру третичной структуры. [5] [6] [ 7] [8] [9] Это восьмицепочечный антипараллельный бета-бочонок с повторяющейся топологией + 1, включающий внутренний сайт связывания лиганда. [7] [8]

Эти белки обнаружены в грамотрицательных бактериях, клетках позвоночных и беспозвоночных , а также в растениях. Липокалины связаны со многими биологическими процессами, среди которых иммунный ответ, транспорт феромонов , биологический синтез простагландинов , связывание ретиноидов и взаимодействие раковых клеток. [10]

Функция

Иммунный ответ

Белки липокалина играют важную роль в иммунитете, удерживая и секвестируя микроэлементы. [11] Таким образом, они способны регулировать воспалительные и детоксикационные процессы, вызванные активацией иммунной системы у млекопитающих. Они известны как респираторные аллергены мышей, кошек, собак, лошадей и других животных. Примерами белков липокалина, участвующих в реакциях иммунной системы, являются альфа-1-микроглобулин , альфа-1-кислый гликопротеин и C8gamma. Доступна структурная информация для многих белков липокалина, влияющих на иммунную систему, в то время как их точная роль в биологических системах все еще не совсем ясна. Было показано, что аллергены липокалина вызывают иммунный ответ с отклонением Th2 , важный для аллергической сенсибилизации, при применении в их апо-форме (с пустой чашечкой, лишенной лигандов), тогда как голо-форма, по-видимому, проявляет иммуносупрессивные свойства in vitro . [12]

Транспорт феромонов

Семейство липокалинов связано с транспортировкой феромонов млекопитающих благодаря легко наблюдаемым взаимодействиям белок-феромон. Липокалины сравнительно малы по размеру и, таким образом, менее сложны для изучения в отличие от крупных, громоздких белков. Они также могут связываться с различными лигандами для различных биологических целей. Липокалины были обнаружены как белки-носители важных феромонов в носовой слизи грызунов. Основные мочевые белки , подсемейство липокалинов, обнаружены в моче мышей и крыс и могут действовать как сами белковые феромоны. [13]

Синтез простагландинов

Это семейство белков играет роль в биологической системе конечного синтеза простагландинов.

Связывание ретиноидов

Ретинол (витамин А) является важным микроэлементом , который влияет на зрение, клеточную дифференциацию , функцию иммунной системы, рост костей и подавление опухолей . Усвоение и метаболизм ретинола зависят от липокалинов, которые действуют как связывающие белки. Эфиры ретинила (присутствующие в мясе) и бета-каротин (присутствующий в растениях) являются двумя основными источниками ретиноидов в рационе. После приема они преобразуются в ретинол, последовательно метаболизируются и, наконец, связываются с ретинол-связывающими белками (липокалинами) в плазме крови .

Взаимодействие раковых клеток

Поскольку липокалины являются внеклеточными белками, их внутриклеточные эффекты не очевидны и требуют дальнейшего изучения. Однако липофильные лиганды, присутствующие в качестве заместителей липокалинов, обладают способностью проникать в клетку, где они могут действовать как ингибиторы опухолевой протеазы . Это исследование предлагает другой возможный путь исследований белков и опухолей.

Аллергены

Некоторые из белков этого семейства являются аллергенами. Аллергии — это реакции гиперчувствительности иммунной системы на определенные вещества, называемые аллергенами (например, пыльца, укусы, лекарства или пища), которые у большинства людей не вызывают никаких симптомов. Была создана система номенклатуры для антигенов (аллергенов), которые вызывают у людей атопическую аллергию, опосредованную IgE. [14] Эта система номенклатуры определяется обозначением, которое состоит из первых трех букв рода; пробела; первой буквы названия вида; пробела и арабской цифры. В случае, если два названия видов имеют одинаковые обозначения, они различаются путем добавления одной или нескольких букв (по мере необходимости) к каждому обозначению вида.

Аллергены этого семейства включают аллергены со следующими обозначениями: Bla g 4, Bos d 2, Bos d 5, Can f 1, Can f 2, Fel d 4, Equ c 1 и Equ c 2. [ необходима цитата ]

Гормон

LCN2 (липокалин 2) действует как гормон костного происхождения, который проникает через гематоэнцефалический барьер и воздействует на паравентрикулярное ядро ​​гипоталамуса в головном мозге. [ необходима цитата ]

Структура

Хотя липокалины представляют собой обширное семейство весьма разнообразных белков, их трехмерная структура является объединяющей характеристикой. Липокалины имеют восьмицепочечную, антипараллельную, симметричную β-бочкообразную складку, которая, по сути, является бета-слоем , свернутым в цилиндрическую форму. Внутри этого бочонка расположен сайт связывания лиганда, который играет важную роль в классификации липокалинов как транспортных белков. [15] Если липокалины генетически модифицированы в попытке изменить их связывающие свойства, их называют антикалинами . [16]

Члены семьи

Для этого семейства белков было предложено название «липокалин» [5] , но цитозольные белки, связывающие жирные кислоты, также включены. Последовательности большинства членов семейства, липокалинов ядра или ядра, характеризуются тремя короткими консервативными участками остатков, в то время как другие, группа липокалинов-выбросов, разделяют только один или два из них. [8] [17] Известно, что белки, принадлежащие к этому семейству, включают альфа-1-микроглобулин (белок HC); основные белки мочи ; альфа-1-кислый гликопротеин ( орозомукоид ); [18] афродизин; аполипопротеин D ; бета-лактоглобулин ; гамма-цепь компонента комплемента C8 ; [19] крустацианин ; [20] белок, связывающий эпидидимальную ретиноевую кислоту (E-RABP); [21] инсектацианин; белок, связывающий одорант (OBP); связанный с беременностью эндометриальный альфа-2-глобулин человека ( PAEP ); пробазин (PB), простатический белок; простагландин D-синтаза ; [22] пурпурин; белок железы фон Эбнера ( VEGP ); [23] и секреторный белок придатка яичка IV (LESP IV). [24]

Белки человека, содержащие домен липокалина, включают:

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Campanacci V, Nurizzo D, Spinelli S, Valencia C, Tegoni M, Cambillau C (март 2004 г.). «Кристаллическая структура липокалина Blc Escherichia coli предполагает возможную роль в связывании фосфолипидов». FEBS Letters . 562 (1–3): 183–188. Bibcode : 2004FEBSL.562..183C. doi : 10.1016/S0014-5793(04)00199-1 . PMID  15044022. S2CID  26737744.
  2. ^ Goetz DH, Holmes MA, Borregaard N, Bluhm ME, Raymond KN, Strong RK (ноябрь 2002 г.). «Нейтрофильный липокалин NGAL является бактериостатическим агентом, который препятствует получению железа, опосредованному сидерофорами». Molecular Cell . 10 (5): 1033–1043. doi : 10.1016/s1097-2765(02)00708-6 . PMID  12453412.
  3. ^ Рот-Вальтер Ф., Пасиос Л.Ф., Бьянкини Р., Дженсен-Яролим Э. (декабрь 2017 г.). «Связь дефицита железа с аллергией: роль молекулярных аллергенов и микробиома». Metallomics . 9 (12): 1676–1692. doi : 10.1039/c7mt00241f . PMID  29120476.
  4. ^ Matz JM, Drepper B, Blum TB, van Genderen E, Burrell A, Martin P и др. (Июль 2020 г.). «Липокалин опосредует однонаправленную биоминерализацию гема у малярийных паразитов». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 117 (28): 16546–16556. Bibcode : 2020PNAS..11716546M. doi : 10.1073/pnas.2001153117 . PMC 7368307. PMID  32601225 . 
  5. ^ ab Pervaiz S, Brew K (сентябрь 1987 г.). «Гомология и корреляции структуры и функции между альфа-1-кислым гликопротеином и сывороточным ретинол-связывающим белком и его родственниками». FASEB Journal . 1 (3): 209–214. doi : 10.1096/fasebj.1.3.3622999 . PMID  3622999. S2CID  12416282.
  6. ^ Igarashi M, Nagata A, Toh H, Urade Y, Hayaishi O (июнь 1992 г.). «Структурная организация гена простагландин D-синтазы в мозге крысы». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 89 (12): 5376–5380. Bibcode : 1992PNAS...89.5376I. doi : 10.1073/pnas.89.12.5376 . PMC 49294. PMID  1608945 . 
  7. ^ ab Cowan SW, Newcomer ME, Jones TA (1990). «Кристаллографическое уточнение белка, связывающего ретинол сыворотки человека, при разрешении 2A». Белки . 8 (1): 44–61. doi :10.1002/prot.340080108. PMID  2217163. S2CID  21613341.
  8. ^ abc Flower DR, North AC, Attwood TK (май 1993). «Структура и последовательность связей в липокалинах и родственных белках». Protein Science . 2 (5): 753–761. doi :10.1002/pro.5560020507. PMC 2142497 . PMID  7684291. 
  9. ^ Godovac-Zimmermann J (февраль 1988). «Структурный мотив бета-лактоглобулина и ретинол-связывающего белка: базовая структура для связывания и транспорта малых гидрофобных молекул?». Trends in Biochemical Sciences . 13 (2): 64–66. doi :10.1016/0968-0004(88)90031-X. PMID  3238752.
  10. ^ Araos P, Amador CA (2022). «Нейтрофильный желатиназный липокалин как иммуномодулятор при эндокринной гипертонии». Front Endocrinol (Лозанна) . 13 : 1006790. doi : 10.3389/fendo.2022.1006790 . PMC 9640732. PMID  36387895 . 
  11. ^ Рот-Вальтер, Франциска (2022). «Дефицит железа при атопических заболеваниях: врожденное иммунное примирование аллергенами и сидерофорами». Frontiers in Allergy . 3 : 859922. doi : 10.3389/falgy.2022.859922 . ISSN  2673-6101. PMC 9234869. PMID 35769558  . 
  12. ^ Roth-Walter F, Pacios LF, Gomez-Casado C, Hofstetter G, Roth GA, Singer J, et al. (август 2014 г.). «Основной аллерген коровьего молока Bos d 5 манипулирует Т-хелперными клетками в зависимости от его нагрузки железом, связанным с сидерофором». PLOS ONE . ​​9 (8): e104803. Bibcode :2014PLoSO...9j4803R. doi : 10.1371/journal.pone.0104803 . PMC 4130594 . PMID  25117976. 
  13. ^ Chamero P, Marton TF, Logan DW, Flanagan K, Cruz JR, Saghatelian A и др. (декабрь 2007 г.). «Идентификация белковых феромонов, способствующих агрессивному поведению». Nature . 450 (7171): 899–902. Bibcode :2007Natur.450..899C. doi :10.1038/nature05997. PMID  18064011. S2CID  4398766.
    • «У мышей обнаружен белок агрессии». BBC News . 5 декабря 2007 г.
  14. ^ [Подкомитет по номенклатуре аллергенов ВОЗ/МСИС Кинг Т.П., Хоффманн Д., Левенштейн Х., Марш Д.Г., Платтс-Миллс Т.А.Е., Томас В. Булл. Всемирный орган здравоохранения. 72:797-806(1994)]
  15. ^ Флауэр, DR; Норт, AC; Сэнсом, CE (2000-10-01). «Семейство белков липокалина: обзор структуры и последовательности». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Структура белков и молекулярная энзимология . 1482 (1–2): 9–24. doi :10.1016/s0167-4838(00)00148-5. ISSN  1878-2434. PMID  11058743.
  16. ^ Ахац, С.; Джараш, А.; Скерра, А. (2022-01-01). «Структурная пластичность в области петли сконструированных липокалинов с новой лигандной специфичностью, так называемых антикалинов». Журнал структурной биологии: X . 6 : 100054. doi :10.1016/j.yjsbx.2021.100054. ISSN  2590-1524. PMC 8693463 . PMID  34988429. 
  17. ^ Flower DR, North AC, Attwood TK (октябрь 1991 г.). «Мышиный онкогенный белок 24p3 ​​является членом семейства белков липокалина». Biochemical and Biophysical Research Communications . 180 (1): 69–74. doi :10.1016/S0006-291X(05)81256-2. PMID  1834059.
  18. ^ Kremer JM, Wilting J, Janssen LH (март 1988). «Связывание лекарств с альфа-1-кислым гликопротеином человека в норме и патологии». Pharmacological Reviews . 40 (1): 1–47. PMID  3064105.
  19. ^ Haefliger JA, Peitsch MC, Jenne DE, Tschopp J (1991). «Структурная и функциональная характеристика комплемента C8 гамма, члена семейства белков липокалина». Молекулярная иммунология . 28 (1–2): 123–131. doi :10.1016/0161-5890(91)90095-2. PMID  1707134.
  20. ^ Keen JN, Caceres I, Eliopoulos EE, Zagalsky PF, Findlay JB (апрель 1991 г.). «Полная последовательность и модель субъединицы A2 каротиноидного пигментного комплекса, crustacyanin». European Journal of Biochemistry . 197 (2): 407–417. doi :10.1111/j.1432-1033.1991.tb15925.x. PMID  2026162.
  21. ^ Newcomer ME (сентябрь 1993 г.). «Структура белка, связывающего эпидидимальную ретиноевую кислоту, при разрешении 2,1 А». Структура . 1 (1): 7–18. doi : 10.1016/0969-2126(93)90004-Z . PMID  8069623.
  22. ^ Peitsch MC, Boguski MS (октябрь 1991 г.). «Первый липокалин с ферментативной активностью». Trends in Biochemical Sciences . 16 (10): 363. doi :10.1016/0968-0004(91)90149-P. PMID  1723819.
  23. ^ Kock K, Ahlers C, Schmale H (май 1994). «Структурная организация генов белков 1 и 2 железы фон Эбнера у крыс выявляет их тесную связь с липокалинами». European Journal of Biochemistry . 221 (3): 905–916. doi : 10.1111/j.1432-1033.1994.tb18806.x . PMID  7514123.
  24. ^ Morel L, Dufaure JP, Depeiges A (май 1993 г.). «LESP, семейство секреторных белков придатка яичка, регулируемое андрогенами, идентифицировано как новый член суперсемейства липокалинов». Журнал биологической химии . 268 (14): 10274–10281. doi : 10.1016/S0021-9258(18)82200-1 . PMID  8486691.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

В статье использован текст из общедоступных источников Pfam и InterPro : IPR000566