stringtranslate.com

Мотивы Уокера

Мотивы Walker A и Walker B — это мотивы белковой последовательности , известные своей высококонсервативной трехмерной структурой . Впервые они были описаны в АТФ -связывающих белках Уокером и его коллегами в 1982 году. [1]

Из двух мотивов мотив A является основной "P-петлей", ответственной за связывание фосфата , в то время как мотив B является гораздо менее консервативной областью ниже по течению. P-петля наиболее известна своим присутствием в АТФ- и ГТФ-связывающих белках, а также встречается в различных белках с фосфорилированными субстратами. Основные линии включают: [2] [3] [4] [5]

Мотив Уокера А

Выравнивание мутантов H-Ras A59G в комплексе с GppNHp (зеленый рисунок) и GDP (голубой рисунок). Основная цепь P-петли показана красным, ион Mg 2+ — как зеленая сфера, а боковые цепи аминокислот K16 и S17 показаны как палочки.

Мотив Walker A , также известный как петля Walker , или P-петля , или петля связывания фосфата , представляет собой мотив в белках , который связан со связыванием фосфата . Мотив имеет структуру Gx(4)-GK-[TS], где G, K, T и S обозначают остатки глицина , лизина , треонина и серина соответственно, а x обозначает любую аминокислоту . Он присутствует во многих белках, использующих АТФ или ГТФ ; это β-фосфат нуклеотида , который связан. Остаток лизина (K) в мотиве Walker A вместе с атомами NH основной цепи имеют решающее значение для связывания нуклеотидов . [6] Это богатая глицином петля, которой предшествует бета-цепь , а за ней следует альфа-спираль ; эти особенности обычно являются частью домена α/β с четырьмя цепями, зажатыми между двумя спиралями с каждой стороны. Фосфатные группы нуклеотида также координируются с двухвалентным катионом, таким как ион магния , кальция или марганца (II). [7]

Помимо консервативного лизина, особенностью P-петли, используемой в связывании фосфата, является составное гнездо LRLR [8] , включающее четыре остатка xxGK, как указано выше, атомы основной цепи которого образуют вогнутость размером с фосфат с группами NH, направленными внутрь. Было показано [9] , что синтетический гексапептид SGAGKT прочно связывает неорганический фосфат; поскольку такой короткий пептид не образует альфа-спираль , это говорит о том, что именно гнездо, а не нахождение на N-конце спирали, является основной особенностью связывания фосфата.

При гидролизе нуклеотида петля не изменяет существенно конформацию белка , но остается связанной с оставшимися фосфатными группами. Было показано, что связывание мотива А Уокера вызывает структурные изменения в связанном нуклеотиде, в соответствии с моделью индуцированного соответствия связывания фермента . [ необходима цитата ]

Похожие складки

PTP ( протеинтирозиновые фосфатазы ), катализирующие гидролиз неорганического фосфата из остатка фосфотирозина (обратная реакция тирозинкиназы ), содержат мотив, который сворачивается в структуру, похожую на P-петлю, с аргинином на месте консервативного лизина. Консервативная последовательность этого мотива — Cx(5)-R-[ST], где C и R обозначают остатки цистеина и аргинина соответственно. [10]

Пиридоксальфосфат (ПЛП), использующий ферменты, такие как цистеинсинтаза, также, как говорят, напоминает P-петлю. [ необходима цитата ]

А-петля

A-петля ( ароматический остаток, взаимодействующий с адениновым кольцом АТФ) относится к консервативным ароматическим аминокислотам , необходимым для связывания АТФ, обнаруженным примерно в 25 аминокислотах выше мотива Уокера A в подмножестве белков P-петли. [11]

Мотив Уокера Б.

Мотив Walker B — это мотив в большинстве белков P-петли, расположенный далеко ниже по течению от мотива A. Сообщалось, что консенсусная последовательность этого мотива — [RK]-x(3)-Gx(3)-LhhhD, где R, K, G, L и D обозначают остатки аргинина , лизина , глицина , лейцина и аспарагиновой кислоты соответственно, x обозначает любую из 20 стандартных аминокислот, а h обозначает гидрофобную аминокислоту. [1] Этот мотив был изменен на hhhhDE, где E обозначает остаток глутамата . [6] Аспартат и глутамат также образуют часть мотивов DEAD/DEAH, обнаруженных в геликазах . Остаток аспартата координирует ионы магния, а глутамат необходим для гидролиза АТФ . [6] Последовательность этого мотива значительно варьируется, и единственной неизмененной особенностью является отрицательно заряженный остаток, следующий за участком объемных гидрофобных аминокислот. [12]

Эволюционные связи

Существует гипотеза, что мотив связывания фосфата Уокера А может быть эволюционно связан с мотивом связывания фосфата складки Россмана из-за общих принципов расположения петли связывания между первой β-цепью и α-спиралью в сэндвич-складке αβα и расположения функционально важного аспартата на кончике второй β-цепи. [13]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Walker JE, Saraste M, Runswick MJ, Gay NJ (1982). «Отдаленно связанные последовательности в альфа- и бета-субъединицах АТФ-синтазы, миозина, киназ и других ферментов, требующих АТФ, и общая нуклеотидная связывающая складка». The EMBO Journal . 1 (8): 945–951. doi :10.1002/j.1460-2075.1982.tb01276.x. PMC  553140 . PMID  6329717.
  2. ^ Leipe DD, Wolf YI, Koonin EV, Aravind L (март 2002 г.). «Классификация и эволюция P-петлевых ГТФаз и родственных АТФаз». Журнал молекулярной биологии . 317 (1): 41–72. doi :10.1006/jmbi.2001.5378. PMID  11916378.
  3. ^ Страйер Л., Берг Дж.М., Тимочко Дж.Л. (2002). Биохимия . Сан-Франциско: WH Freeman. ISBN 0-7167-4684-0.
  4. ^ Рамакришнан C, Дани VS, Рамасарма T (октябрь 2002 г.). «Конформационный анализ мотива Уокера A [GXXXXGKT (S)] в нуклеотидсвязывающих и других белках». Белковая инженерия . 15 (10): 783–798. doi : 10.1093/protein/15.10.783 . PMID  12468712.
  5. ^ Сарасте М., Сиббальд П.Р., Виттингхофер А. (ноябрь 1990 г.). «P-петля — общий мотив в белках, связывающих АТФ и ГТФ». Тенденции в биохимических науках . 15 (11): 430–434. doi :10.1016/0968-0004(90)90281-f. PMID  2126155.
  6. ^ abc Hanson PI, Whiteheart SW (июль 2005 г.). «Белки AAA+: есть двигатель, будет работать». Nature Reviews. Молекулярная клеточная биология . 6 (7): 519–529. doi :10.1038/nrm1684. PMID  16072036. S2CID  27830342.
  7. ^ Бугреев Д.В., Мазин АВ (июль 2004 г.). «Ca2+ активирует человеческий гомологичный рекомбинационный белок Rad51, модулируя его АТФазную активность». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (27): 9988–9993. Bibcode : 2004PNAS..101.9988B . doi : 10.1073/pnas.0402105101 . PMC 454202. PMID  15226506. 
  8. ^ Watson JD, Milner-White EJ (январь 2002 г.). «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». Journal of Molecular Biology . 315 (2): 171–182. doi :10.1006/jmbi.2001.5227. PMID  11779237.
  9. ^ Bianchi A, Giorgi C, Ruzza P, Toniolo C, Milner-White EJ (май 2012 г.). «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.
  10. ^ Zhang M, Stauffacher CV, Lin D, Van Etten RL (август 1998 г.). «Кристаллическая структура человеческой низкомолекулярной фосфотирозилфосфатазы. Последствия для субстратной специфичности». Журнал биологической химии . 273 (34): 21714–21720. doi : 10.1074/jbc.273.34.21714 . PMID  9705307.
  11. ^ Ambudkar SV, Kim IW, Xia D, Sauna ZE (февраль 2006 г.). «A-петля, новый консервативный субдомен ароматической кислоты выше мотива Walker A в транспортерах ABC, имеет решающее значение для связывания АТФ». FEBS Letters . 580 (4): 1049–1055. doi : 10.1016/j.febslet.2005.12.051 . PMID  16412422.
  12. ^ Кунин EV (июнь 1993 г.). «Общий набор консервативных мотивов в огромном разнообразии предполагаемых АТФаз, зависящих от нуклеиновых кислот, включая белки MCM, участвующие в инициации репликации эукариотической ДНК». Nucleic Acids Research . 21 (11): 2541–2547. doi :10.1093/nar/21.11.2541. PMC 309579 . PMID  8332451. 
  13. ^ Longo LM, Jabłońska J, Vyas P, Kanade M, Kolodny R, Ben-Tal N, Tawfik DS (декабрь 2020 г.). Deane CM, Boudker O (ред.). «О появлении P-Loop NTPase и ферментов Россманна из предкового фрагмента Beta-Alpha-Beta». eLife . 9 : e64415. doi : 10.7554/eLife.64415 . PMC 7758060 . PMID  33295875. 

Внешние ссылки