stringtranslate.com

Мотивы Уокера

Мотивы Уокера А и Уокера В представляют собой мотивы белковых последовательностей , которые, как известно , имеют высококонсервативные трехмерные структуры . Впервые о них сообщили в АТФ -связывающих белках Уокер и его коллеги в 1982 году. [ 1]

Из двух мотивов мотив A является основной «P-петлей», ответственной за связывание фосфата , тогда как мотив B представляет собой гораздо менее консервативную нижестоящую область. P-петля наиболее известна своим присутствием в АТФ- и ГТФ-связывающих белках, а также обнаруживается в различных белках с фосфорилированными субстратами. Основные линии передачи включают: [2] [3] [4] [5]

Уокер Мотив

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

Мотив Уокера А , также известный как петля Уокера , или Р-петля , или фосфатсвязывающая петля , 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 ; связывается β-фосфат нуклеотида . Остаток лизина ( K) в мотиве Уокера А вместе с атомами NH основной цепи имеют решающее значение для связывания нуклеотидов . [6] Это петля, богатая глицином , которой предшествует бета-цепь и за которой следует альфа-спираль ; эти особенности обычно являются частью домена α/β с четырьмя нитями, зажатыми между двумя спиралями с каждой стороны. Фосфатные группы нуклеотида также координированы с двухвалентным катионом, таким как ион магния , кальция или марганца (II). [7]

Помимо консервативного лизина, особенностью P-петли, используемой при связывании фосфата, является составное гнездо LRLR [8] , состоящее из четырех остатков xxGK, как указано выше, атомы основной цепи которых образуют вогнутость размером с фосфат с группами NH, направленными внутрь. . Показано [9], что синтетический гексапептид SGAGKT прочно связывает неорганический фосфат; поскольку такой короткий пептид не образует альфа-спирали , это предполагает, что именно гнездо, а не расположение на N-конце спирали, является основной особенностью связывания фосфата.

При гидролизе нуклеотидов петля существенно не меняет конформацию белка , но остается связанной с остальными фосфатными группами. Было показано, что A-связывание мотива Уокера вызывает структурные изменения в связанном нуклеотиде в соответствии с моделью индуцированного соответствия ферментативного связывания. [ нужна цитата ]

Подобные складки

PTP ( протеин-тирозинфосфатазы ), которые катализируют гидролиз неорганического фосфата из остатка фосфотирозина (обратная реакция тирозинкиназы ), содержат мотив, который сворачивается в структуру, подобную P-петле, с аргинином вместо консервативного лизина. . Консервативной последовательностью этого мотива является Cx(5)-R-[ST], где C и R обозначают остатки цистеина и аргинина соответственно. [10]

Говорят, что пиридоксальфосфат (PLP), использующий такие ферменты, как цистеинсинтаза, напоминает P-петлю.

Петля

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

Мотив Walker B

Мотив Уокера B представляет собой мотив в большинстве белков P-петли, расположенный значительно ниже A-мотива. Сообщалось, что консенсусная последовательность этого мотива представляет собой [RK]-x(3)-Gx(3)-LhhhD, где R, K, G, L и D обозначают остатки аргинина , лизина , глицина , лейцина и аспарагиновой кислоты соответственно. x представляет собой 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 являются частью мотивов DEAD/DEAH, обнаруженных в хеликазах . Остаток аспартата координирует ионы магния, а глутамат необходим для гидролиза АТФ . [6] Существует значительная вариабельность последовательности этого мотива, причем единственным инвариантным признаком является отрицательно заряженный остаток после участка объемных гидрофобных аминокислот. [12]

Эволюционные связи

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

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Аб Уокер Дж. Э., Сарасте М., Рансуик М. Дж., Гей, Нью-Джерси (1982). «Отдаленно родственные последовательности в альфа- и бета-субъединицах АТФ-синтазы, миозина, киназ и других АТФ-требующих ферментов и общая складка связывания нуклеотидов». Журнал ЭМБО . 1 (8): 945–951. doi :10.1002/j.1460-2075.1982.tb01276.x. ПМК  553140 . ПМИД  6329717.
  2. ^ Лейпе Д.Д., Вольф Ю.И., Кунин Е.В., Аравинд Л. (март 2002 г.). «Классификация и эволюция ГТФаз P-петли и родственных АТФаз». Журнал молекулярной биологии . 317 (1): 41–72. дои : 10.1006/jmbi.2001.5378. ПМИД  11916378.
  3. ^ Страйер Л., Берг Дж.М., Тимочко Дж.Л. (2002). Биохимия . Сан-Франциско: WH Freeman. ISBN 0-7167-4684-0.
  4. ^ Рамакришнан С, Дэни В.С., Рамасарма Т (октябрь 2002 г.). «Конформационный анализ мотива А Уокера [GXXXXGKT (S)] в нуклеотидсвязывающих и других белках». Белковая инженерия . 15 (10): 783–798. дои : 10.1093/протеин/15.10.783 . ПМИД  12468712.
  5. ^ Сарасте М., Сиббальд П.Р., Виттингхофер А. (ноябрь 1990 г.). «Р-петля - общий мотив в АТФ- и ГТФ-связывающих белках». Тенденции биохимических наук . 15 (11): 430–434. дои : 10.1016/0968-0004(90)90281-ф. ПМИД  2126155.
  6. ^ abc Hanson PI, Whiteheart SW (июль 2005 г.). «Белки ААА+: есть двигатель, будет работать». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 6 (7): 519–529. дои : 10.1038/nrm1684. PMID  16072036. S2CID  27830342.
  7. ^ Бугреев Д.В., Мазин А.В. (июль 2004 г.). «Ca2+ активирует белок гомологичной рекомбинации человека Rad51, модулируя его АТФазную активность». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (27): 9988–9993. Бибкод : 2004PNAS..101.9988B. дои : 10.1073/pnas.0402105101 . ПМК 454202 . ПМИД  15226506. 
  8. ^ Уотсон JD, Милнер-Уайт EJ (январь 2002 г.). «Новый сайт связывания анионов в белках: гнездо. Особая комбинация значений phi,psi в последовательных остатках приводит к появлению сайтов связывания анионов, которые встречаются обычно и часто встречаются в функционально важных областях». Журнал молекулярной биологии . 315 (2): 171–182. дои : 10.1006/jmbi.2001.5227. ПМИД  11779237.
  9. ^ Бьянки А., Джорджи С., Руцца П., Тониоло С., Милнер-Уайт EJ (май 2012 г.). «Показано, что синтетический гексапептид, напоминающий белковое гнездо P-петли, связывает неорганический фосфат». Белки . 80 (5): 1418–1424. дои : 10.1002/prot.24038. PMID  22275093. S2CID  5401588.
  10. ^ Чжан М., Штауффахер К.В., Лин Д., Ван Эттен Р.Л. (август 1998 г.). «Кристаллическая структура низкомолекулярной фосфотирозилфосфатазы человека. Влияние на специфичность субстрата». Журнал биологической химии . 273 (34): 21714–21720. дои : 10.1074/jbc.273.34.21714 . ПМИД  9705307.
  11. ^ Амбудкар С.В., Ким И.В., Ся Д., Сауна З.Э. (февраль 2006 г.). «А-петля, новый консервативный субдомен ароматической кислоты, расположенный выше мотива Уокера А в транспортерах ABC, имеет решающее значение для связывания АТФ». Письма ФЭБС . 580 (4): 1049–1055. дои : 10.1016/j.febslet.2005.12.051 . ПМИД  16412422.
  12. ^ Кунин Е.В. (июнь 1993 г.). «Общий набор консервативных мотивов в огромном разнообразии предполагаемых АТФаз, зависимых от нуклеиновых кислот, включая белки MCM, участвующие в инициации репликации эукариотической ДНК». Исследования нуклеиновых кислот . 21 (11): 2541–2547. дои : 10.1093/нар/21.11.2541. ПМЦ 309579 . ПМИД  8332451. 
  13. ^ Лонго Л.М., Яблоньска Дж., Вьяс П., Канаде М., Колодный Р., Бен-Тал Н., Тауфик Д.С. (декабрь 2020 г.). Дин С.М., Баудкер О. (ред.). «О появлении P-петли NTPазы и ферментов Россмана из предкового фрагмента бета-альфа-бета». электронная жизнь . 9 : е64415. doi : 10.7554/eLife.64415 . ПМЦ 7758060 . ПМИД  33295875. 

Внешние ссылки