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]
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 ]
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.
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 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]
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]