Аспарагинпептидлиаза — одна из семи групп, в которых протеазы , также называемые протеолитическими ферментами, пептидазами или протеиназами, классифицируются в соответствии с их каталитическим остатком. Каталитический механизм аспарагинпептидлиаз включает остаток аспарагина , действующий как нуклеофил, для выполнения реакции нуклеофильного удаления, а не гидролиза , для катализа разрыва пептидной связи . [1]
Существование этого седьмого каталитического типа протеаз, в которых расщепление пептидной связи происходит путем самопроцессинга вместо гидролиза, было продемонстрировано с открытием кристаллической структуры саморасщепляющегося предшественника аутотранспортера ТШ из E. coli . [2]
Эти ферменты синтезируются в виде предшественников или пропептидов, которые расщепляются посредством аутопротеолитической реакции. [2]
Саморасщепляющаяся природа аспарагиновых пептидных лиаз противоречит общему определению фермента, учитывая, что ферментативная активность разрушает фермент. Однако самообработка является действием протеолитического фермента, несмотря на то, что фермент не может быть восстановлен из реакции. [1]
Вся протеолитическая активность аспарагиновых пептидных лиаз заключается только в саморасщеплении, после чего никакой дальнейшей пептидазной активности не происходит. [3]
Основным остатком активного центра является аспарагин, а в каталитическом механизме участвуют и другие остатки , которые различаются в разных семействах аспарагиновых пептидлиаз. [2] [4] [5]
Механизм расщепления заключается в циклизации аспарагина, которому помогают другие остатки активного центра. В определенных условиях циклическая структура аспарагина нуклеофильно атакует свою С-концевую пептидную связь с основной цепью, образуя новую связь для создания стабильного сукцинимида , отщепляясь от основной цепи и, следовательно, высвобождая две половины продукта. [6] [7]
Ингибиторы неизвестны . [3]
База данных протеаз MEROPS включает следующие десять семейств аспарагиновых пептидлиаз, которые входят в 6 различных кланов протеаз. [3]
Протеолитические ферменты классифицируются по семействам на основе сходства последовательностей. Каждое семейство включает протеолитические ферменты с гомологичными последовательностями и общим каталитическим типом. Кланы — это группы семейств протеолитических ферментов с родственными структурами, где каталитический тип не сохраняется.
*Пока не включено в рекомендации IUBMB .
Десять различных семейств аспарагиновых пептидлиаз делятся на три различных типа:
Существует пять семейств белков оболочки вируса (N1, N2, N8, N7 и N5), два семейства белков-аутотранспортеров (N6 и N4) и три семейства белков, содержащих интеин (N9, N10 и N11).
Существует пять семейств вирусных белков оболочки , в которых процессинг происходит на остатке аспарагина. Эти пять семейств включены в три клана: клан NA (семейства N1, N2 и N8), клан NC (семейство N7) и клан NE (семейство N5). [8]
Семейство N1: Известное автолитическое расщепление опосредовано эндопептидазой нодавируса с С-конца белка оболочки и происходит только внутри собранного вириона . [9]
Семейство N2: Включает эндопептидазы тетравирусов. Известное автолитическое расщепление происходит с С-конца белка оболочки. Расщепление происходит на поздних стадиях сборки вириона. [10]
Семья N8: Известное аутолитическое расщепление происходит в вирусном капсидном белке полиовируса VP0 на VP2 и Vp4 в провирионе. [11]
Семья N7: Известное автолитическое расщепление происходит с N-конца белка оболочки. [12]
Семья N5: Известное автолитическое расщепление происходит с N-конца белка оболочки. [13]
_and_similar.jpg/1280px-Tsh-associated_self-cleaving_domain_(Escherichia_coli)_and_similar.jpg)
Аутотранспортные белки — это внешние мембранные или секретируемые белки, обнаруженные у широкого спектра грамотрицательных бактерий . Эти белки содержат три структурных мотива: сигнальную последовательность, домен пассажира, расположенный на N-конце, и транслокаторный или аутотранспортный домен, расположенный на C-конце, образуя структуру бета-бочонка . Эти структуры способствуют самотранспорту белка. Аутотранспортные белки обычно связаны с функциями вирулентности. Этот факт, их взаимодействие с клетками-хозяевами и широкое распространение генов, кодирующих аутотранспортеры, открывают возможность представлять терапевтические мишени для разработки вакцин против грамотрицательных патогенов. [14]
Два из семейств, в которые база данных MEROPS классифицирует аспарагиновые пептидлиазы, являются аутотранспортерными белками, семействами N4 и N6. [3]
Семейство N4 включает секретируемые факторы вирулентности, или аутотранспортеры, из энтеробактерий. Их единственная протеолитическая активность заключается в высвобождении фактора вирулентности из предшественника, что позволяет ему секретироваться. Остатки активного центра в аспарагиновых пептидлиазах семейства N4 — это N1100, Y1227, E1249 и R1282.
Семейство N6 включает аутопроцессирующие эндопептидазы , участвующие в системе секреции белков типа III, в которой автопротеолиз необходим для опосредования секреции белков. Система секреции типа III секретирует белки непосредственно в клетки хозяина с помощью инъектисомы, полой трубчатой структуры, которая проникает в клетку хозяина. Секретируемые белки могут проходить через инъектисому в цитоплазму клетки хозяина. Сохраняющийся остаток активного центра в аспарагиновых пептидлиазах семейства N6 — N263.
Интеин — это белок, содержащийся в другом белке, экстеине . Паразитарная ДНК заражает ген интеина, который кодирует эндонуклеазу . Полученная кДНК (комплементарная ДНК) кодирует экстеин вместе с интеином. Интеин содержит саморасщепляющийся домен, в который вложена эндонуклеаза. Домен интеина выполняет два протеолитических расщепления на своем собственном N-конце и C-конце и высвобождается из экстеина, разделяя его на два фрагмента. Затем эти два фрагмента сращиваются вместе, и экстеин остается как полностью функциональный белок.
N-концевой остаток домена интеина должен быть серином , треонином или цистеином , и он атакует свою предыдущую пептидную связь, чтобы образовать эфир или тиоэфир. Первый остаток второй части экстеина также должен быть серином, треонином или цистеином, и этот второй нуклеофил образует разветвленный посредник. C-концевой остаток домена интеина всегда является аспарагином, который циклизуется с образованием сукцинимида, расщепляя свою собственную пептидную связь и высвобождая интеин из экстеина. Наконец, в экстеине эфирная или тиоэфирная связь перестраивается с образованием нормальной пептидной связи. [15]
Известны три семейства интеин-содержащих белков (N9, N10 и N11), все они включены в клан PD, который содержит протеолитические ферменты различных каталитических типов. Третичная структура была решена для каталитической субъединицы протонной АТФазы интеина V типа ( Saccharomyces cerevisiae ), члена семейства N9, и для нескольких интеинов из семейства N10.
