stringtranslate.com

Тетрамерный белок

Две белковые субъединицы связываются, образуя димер. Затем два димера связываются, образуя конечный тетрамер.
Образование тетрамера сорбитолдегидрогеназы из его мономеров через димеры.

Тетрамерный белок — это белок с четвертичной структурой из четырех субъединиц (тетрамерный). Гомотетрамеры имеют четыре идентичных субъединицы (например, глутатион S-трансфераза ), а гетеротетрамеры представляют собой комплексы различных субъединиц. Тетрамер может быть собран как димер димеров с двумя гомодимерными субъединицами (например, сорбитолдегидрогеназа ) или двумя гетеродимерными субъединицами (например, гемоглобин ).

Взаимодействие субъединиц в тетрамерах

Взаимодействие между субъединицами, образующими тетрамер, в первую очередь определяется нековалентным взаимодействием . [1] Гидрофобные эффекты , водородные связи и электростатические взаимодействия являются основными источниками этого процесса связывания между субъединицами. Для гомотетрамерных белков, таких как сорбитолдегидрогеназа (SDH), считается, что структура эволюционировала от мономерной к димерной и, наконец, к тетрамерной структуре в ходе эволюции. Процесс связывания в SDH и многих других тетрамерных ферментах можно описать приростом свободной энергии , который можно определить по скорости ассоциации и диссоциации. [1] На изображении выше показана сборка четырех субъединиц (A, B, C и D) в SDH.

Водородные связи между субъединицами

Водородные связи между субъединицами, как было показано, важны для стабильности тетрамерной четвертичной структуры белка . Например, исследование SDH, в котором использовались различные методы, такие как выравнивание белковых последовательностей , структурные сравнения, энергетические расчеты, эксперименты по гель-фильтрации и эксперименты по кинетике ферментов, может выявить важную сеть водородных связей, которая стабилизирует тетрамерную четвертичную структуру в SDH млекопитающих . [1]

Тетрамеры в иммунологии

В иммунологии тетрамеры MHC могут использоваться в тетрамерных анализах для количественной оценки числа антиген-специфических Т-клеток (особенно Т-клеток CD8+ ). Тетрамеры MHC основаны на рекомбинантных молекулах класса I , которые под действием бактериального BirA были биотинилированы . Эти молекулы сворачиваются с интересующим пептидом и β2M и тетрамеризуются флуоресцентно меченым стрептавидином . (Стрептавидин связывается с четырьмя биотинами на молекулу.) Этот тетрамерный реагент будет специфически маркировать Т-клетки, которые экспрессируют рецепторы Т-клеток, специфичные для данного комплекса пептид-MHC. Например, тетрамер Kb/FAPGNYPAL будет специфически связываться с цитотоксической Т-клеткой , специфичной для вируса Сендай, у мыши C57BL/6 . Антигенспецифические ответы можно измерить как Т-клетки CD8+, тетрамер+ как фракцию всех лимфоцитов CD8+.

Причина использования тетрамера, в отличие от одной меченой молекулы MHC класса I, заключается в том, что тетраэдрические тетрамеры могут связываться с тремя TCR одновременно, что позволяет осуществлять специфическое связывание, несмотря на низкое (1 микромоль) сродство типичного взаимодействия пептида класса I с TCR. Также можно создавать тетрамеры MHC класса II , хотя с ними сложнее работать на практике. [2]

Гомотетрамеры и гетеротетрамеры

Гомотетрамерный комплекс, бета-глюкуронидаза ( гликозидаза ). Каждая субъединица имеет одинаковую последовательность аминокислот .
Гетеротетрамерная молекула гемоглобина , состоящая из четырех субъединиц двух разных типов (окрашенных в красный и синий цвет ).

Гомотетрамер — это белковый комплекс , состоящий из четырех идентичных субъединиц, которые связаны, но не ковалентно. [3] Наоборот, гетеротетрамер — это комплекс из 4 субъединиц, в котором одна или несколько субъединиц отличаются. [4]

Примеры гомотетрамеров включают в себя:

Примерами гетеротетрамеров являются гемоглобин ( на фото ), рецептор NMDA , некоторые аквапорины , [7] некоторые рецепторы AMPA , а также некоторые ферменты . [8]

Очистка гетеротетрамеров

Ионообменная хроматография полезна для выделения специфических гетеротетрамерных белковых сборок, позволяя очищать специфические комплексы в соответствии как с числом, так и с положением заряженных пептидных меток. [9] [10] Аффинная хроматография с никелем также может использоваться для очистки гетеротетрамеров. [11]

Внутригенная комплементарность

Несколько копий полипептида, кодируемого геном , часто могут образовывать агрегат, называемый мультимером. Когда мультимер образуется из полипептидов, продуцируемых двумя различными мутантными аллелями определенного гена, смешанный мультимер может проявлять большую функциональную активность, чем несмешанные мультимеры, образованные каждым из мутантов в отдельности. Когда смешанный мультимер проявляет повышенную функциональность по сравнению с несмешанными мультимерами, это явление называется внутригенной комплементарностью . У людей аргининосукцинатлиаза (ASL) является гомотетрамерным ферментом, который может подвергаться внутригенной комплементарности. Расстройство ASL у людей может возникнуть из-за мутаций в гене ASL , в частности мутаций, которые затрагивают активный сайт тетрамерного фермента. Расстройство ASL связано со значительной клинической и генетической гетерогенностью, которая, как считается, отражает обширную внутригенную комплементарность, происходящую среди разных отдельных пациентов. [12] [13] [14]

Ссылки

  1. ^ abc Hellgren M, Kaiser C, de Haij S, Norberg A, Höög JO (декабрь 2007 г.). «Сеть водородных связей в сорбитолдегидрогеназе млекопитающих стабилизирует тетрамерное состояние и необходима для каталитической силы». Cellular and Molecular Life Sciences . 64 (23): 3129–3138. doi :10.1007/s00018-007-7318-1. PMC  11136444 . PMID  17952367. S2CID  22090973.
  2. ^ Dolton G, Tungatt K, Lloyd A, Bianchi V, Theaker SM, Trimby A и др. (сентябрь 2015 г.). «Больше трюков с тетрамерами: практическое руководство по окрашиванию Т-клеток мультимерами пептид-MHC». Иммунология . 146 (1): 11–22. doi :10.1111/imm.12499. PMC 4552497. PMID  26076649 . 
  3. ^ "GO term: protein homotetramerization". YeastGenome. Архивировано из оригинала 27 сентября 2011 г. Получено 14 мая 2011 г.
  4. ^ "GO term: protein heterotetramerization". YeastGenome. Архивировано из оригинала 27 сентября 2011 г. Получено 14 мая 2011 г.
  5. ^ Watanabe M, Blobel G (апрель 1989). «Цитозольный фактор, очищенный от Escherichia coli, необходим и достаточен для экспорта препротеина и является гомотетрамером SecB». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 86 (8): 2728–2732. Bibcode : 1989PNAS...86.2728W. doi : 10.1073/pnas.86.8.2728 . PMC 286991. PMID  2649892 . 
  6. ^ Warren MA, Kucharski LM, Veenstra A, Shi L, Grulich PF, Maguire ME (июль 2004 г.). «Транспортёр CorA Mg2+ — это гомотетрамер». Journal of Bacteriology . 186 (14): 4605–4612. doi :10.1128/JB.186.14.4605-4612.2004. PMC 438605 . PMID  15231793. 
  7. ^ Neely JD, Christensen BM, Nielsen S, Agre P (август 1999). «Гетеротетрамерный состав водных каналов аквапорина-4». Биохимия . 38 (34): 11156–11163. doi :10.1021/bi990941s. PMID  10460172.
  8. ^ Chang TH, Hsieh FL, Ko TP, Teng KH, Liang PH, Wang AH (февраль 2010 г.). «Структура гетеротетрамерной геранилпирофосфатсинтазы из мяты (Mentha piperita) выявляет межсубъединичную регуляцию». The Plant Cell . 22 (2): 454–467. doi :10.1105/tpc.109.071738. PMC 2845413 . PMID  20139160. 
  9. ^ Sakash JB, Kantrowitz ER (сентябрь 2000 г.). «Вклад отдельных межцепочечных взаимодействий в стабилизацию состояний T и R аспартаттранскарбамоилазы Escherichia coli». Журнал биологической химии . 275 (37): 28701–28707. doi : 10.1074/jbc.M005079200 . PMID  10875936.
  10. ^ Fairhead M, Krndija D, Lowe ED, Howarth M (январь 2014 г.). «Спаривание Plug-and-play через определенные двухвалентные стрептавидины». Журнал молекулярной биологии . 426 (1): 199–214. doi :10.1016/j.jmb.2013.09.016. PMC 4047826. PMID  24056174 . 
  11. ^ Howarth M, Chinnapen DJ, Gerrow K, Dorrestein PC, Grandy MR, Kelleher NL и др. (апрель 2006 г.). «Моновалентный стрептавидин с одним фемтомолярным сайтом связывания биотина». Nature Methods . 3 (4): 267–273. doi :10.1038/nmeth861. PMC 2576293 . PMID  16554831. 
  12. ^ Turner MA, Simpson A, McInnes RR, Howell PL (август 1997 г.). «Человеческая аргининосукцинатлиаза: структурная основа внутригенной комплементарности». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 94 (17): 9063–9068. Bibcode : 1997PNAS...94.9063T. doi : 10.1073 /pnas.94.17.9063 . PMC 23030. PMID  9256435. 
  13. ^ Yu B, Howell PL (октябрь 2000 г.). «Внутригенная комплементарность и структура и функция аргининосукцинатлиазы». Cellular and Molecular Life Sciences . 57 (11): 1637–1651. doi :10.1007/PL00000646. PMC 11147086 . PMID  11092456. S2CID  1254964. 
  14. ^ Yu B, Thompson GD, Yip P, Howell PL, Davidson AR (декабрь 2001 г.). «Механизмы внутригенной комплементарности в локусе аргининосукцинатлиазы человека». Биохимия . 40 (51): 15581–15590. doi :10.1021/bi011526e. PMID  11747433.

Внешние ссылки