stringtranslate.com

Домен белка

Пируваткиназа , белок с тремя доменами ( PDB : 1PKN ​).

В молекулярной биологии домен белка — это область полипептидной цепи белка , которая является самостабилизирующейся и сворачивается независимо от остальных. Каждый домен образует компактную сложенную трехмерную структуру . Многие белки состоят из нескольких доменов, и домен может появляться во множестве различных белков. Молекулярная эволюция использует домены в качестве строительных блоков, и они могут быть рекомбинированы в различных расположениях для создания белков с различными функциями. В целом, домены различаются по длине от примерно 50 аминокислот до 250 аминокислот. [1] Самые короткие домены, такие как цинковые пальцы , стабилизируются ионами металлов или дисульфидными мостиками . Домены часто образуют функциональные единицы, такие как связывающий кальций домен EF руки кальмодулина . Поскольку они независимо стабильны, домены могут быть «обменены» с помощью генной инженерии между одним белком и другим для создания химерных белков .

Фон

Концепция домена была впервые предложена в 1973 году Ветлауфером после рентгеновских кристаллографических исследований лизоцима курицы [2] и папаина [3] и ограниченных исследований протеолиза иммуноглобулинов . [4] [5] Ветлауфер определил домены как стабильные единицы белковой структуры , которые могут складываться автономно. В прошлом домены описывались как единицы:

Каждое определение является допустимым и часто будет перекрываться, то есть компактный структурный домен, который находится среди разнообразных белков, вероятно, будет складываться независимо в своей структурной среде. Природа часто объединяет несколько доменов для формирования многодоменных и многофункциональных белков с огромным количеством возможностей. [9] В многодоменном белке каждый домен может выполнять свою собственную функцию независимо или согласованно со своими соседями. Домены могут либо служить модулями для построения больших сборок, таких как вирусные частицы или мышечные волокна, либо могут предоставлять определенные каталитические или связывающие сайты, как это встречается в ферментах или регуляторных белках.

Пример: пируваткиназа

Подходящим примером является пируваткиназа (см. первый рисунок), гликолитический фермент, который играет важную роль в регуляции потока от фруктозо-1,6-бифосфата к пирувату. Он содержит домен связывания всех β-нуклеотидов (синий), домен связывания α/β-субстрата (серый) и домен α/β-регуляторный (оливково-зеленый), [10] соединенные несколькими полипептидными линкерами. [11] Каждый домен в этом белке встречается в различных наборах семейств белков . [12]

Центральный домен связывания субстрата α/β-ствола является одним из наиболее распространенных ферментных складок. Он наблюдается во многих различных семействах ферментов, катализирующих совершенно не связанные реакции. [13] α/β-ствол обычно называют стволом TIM , названным в честь триозофосфатизомеразы, которая была первой такой структурой, которая была решена. [14] В настоящее время он классифицируется на 26 гомологичных семейств в базе данных доменов CATH. [15] Ствол TIM образован из последовательности мотивов β-α-β, закрытых водородными связями первой и последней цепи, образуя восьмицепочечный ствол. Существуют споры об эволюционном происхождении этого домена. Одно исследование предположило, что один предковый фермент мог разделиться на несколько семейств, [16] в то время как другое предполагает, что стабильная структура ствола TIM развилась в результате конвергентной эволюции. [17]

TIM-ствол в пируваткиназе является «прерывистым», что означает, что для формирования домена требуется более одного сегмента полипептида. Вероятно, это является результатом вставки одного домена в другой в ходе эволюции белка. Из известных структур было показано, что около четверти структурных доменов являются прерывистыми. [18] [19] Вставленный регуляторный домен β-ствола является «непрерывным», состоящим из одного участка полипептида. [ необходима цитата ]

Единицы структуры белка

Первичная структура (цепочка аминокислот) белка в конечном итоге кодирует его уникально сложенную трехмерную (3D) конформацию. [20] Наиболее важным фактором, регулирующим сворачивание белка в трехмерную структуру, является распределение полярных и неполярных боковых цепей. [21] Сворачивание происходит за счет захоронения гидрофобных боковых цепей во внутренней части молекулы, чтобы избежать контакта с водной средой. Обычно белки имеют ядро ​​из гидрофобных остатков , окруженное оболочкой из гидрофильных остатков. Поскольку сами пептидные связи являются полярными, они нейтрализуются водородными связями друг с другом, когда находятся в гидрофобной среде. Это приводит к образованию областей полипептида, которые образуют регулярные трехмерные структурные узоры, называемые вторичной структурой . Существует два основных типа вторичной структуры: α-спирали и β-слои . [ требуется ссылка ]

Было обнаружено, что некоторые простые комбинации элементов вторичной структуры часто встречаются в структуре белка и называются супервторичной структурой или мотивами . Например, мотив β-шпильки состоит из двух соседних антипараллельных β-нитей, соединенных небольшой петлей. Он присутствует в большинстве антипараллельных β-структур как в виде изолированной ленты, так и в составе более сложных β-слоев. Другой распространенной супервторичной структурой является мотив β-α-β, который часто используется для соединения двух параллельных β-нитей. Центральная α-спираль соединяет C-концы первой нити с N-концами второй нити, упаковывая свои боковые цепи против β-слоя и, таким образом, защищая гидрофобные остатки β-нитей от поверхности. [ необходима цитата ]

Ковалентная ассоциация двух доменов представляет собой функциональное и структурное преимущество, поскольку наблюдается увеличение стабильности по сравнению с теми же структурами, не связанными ковалентно. [22] Другими преимуществами являются защита промежуточных продуктов внутри междоменных ферментативных щелей, которые в противном случае могут быть нестабильными в водной среде, и фиксированное стехиометрическое соотношение ферментативной активности, необходимое для последовательного набора реакций. [23]

Структурное выравнивание является важным инструментом для определения доменов. [ необходима цитата ]

Третичная структура

Несколько мотивов упаковываются вместе, образуя компактные, локальные, полунезависимые единицы, называемые доменами. [6] Общая трехмерная структура полипептидной цепи называется третичной структурой белка . Домены являются основными единицами третичной структуры, каждый домен содержит индивидуальное гидрофобное ядро, построенное из вторичных структурных единиц, соединенных петлевыми областями. Упаковка полипептида обычно намного плотнее внутри, чем снаружи домена, что создает твердоподобное ядро ​​и жидкоподобную поверхность. [24] Остатки ядра часто сохраняются в семействе белков , тогда как остатки в петлях менее консервативны, если только они не участвуют в функции белка. Третичную структуру белка можно разделить на четыре основных класса на основе вторичного структурного содержания домена. [25]

Ограничения по размеру

Домены имеют ограничения по размеру. [27] Размер отдельных структурных доменов варьируется от 36 остатков в E-селектине до 692 остатков в липоксигеназе-1, [18] но большинство, 90%, имеют менее 200 остатков [28] со средним значением около 100 остатков. [29] Очень короткие домены, менее 40 остатков, часто стабилизируются ионами металлов или дисульфидными связями. Более крупные домены, более 300 остатков, вероятно, состоят из нескольких гидрофобных ядер. [30]

Четвертичная структура

Многие белки имеют четвертичную структуру , которая состоит из нескольких полипептидных цепей, которые ассоциируются в олигомерную молекулу. Каждая полипептидная цепь в таком белке называется субъединицей. Гемоглобин, например, состоит из двух α и двух β субъединиц. Каждая из четырех цепей имеет полностью α-глобиновую складку с гемовым карманом. [ необходима цитата ]

Обмен доменами

Обмен доменами — это механизм формирования олигомерных сборок. [31] При обмене доменами вторичный или третичный элемент мономерного белка заменяется тем же элементом другого белка. Обмен доменами может варьироваться от элементов вторичной структуры до целых структурных доменов. Он также представляет собой модель эволюции для функциональной адаптации путем олигомеризации, например, олигомерные ферменты, активный сайт которых находится на интерфейсах субъединиц. [32]

Домены как эволюционные модули

Природа — мастер на все руки, а не изобретатель , [33] новые последовательности адаптируются из уже существующих последовательностей, а не изобретаются. Домены — это общий материал, используемый природой для создания новых последовательностей; их можно рассматривать как генетически мобильные единицы, называемые «модулями». Часто C- и N-концы доменов расположены близко друг к другу в пространстве, что позволяет им легко «вставляться» в родительские структуры в процессе эволюции. Многие семейства доменов встречаются во всех трех формах жизни: археях , бактериях и эукариотах . [34] Белковые модули — это подмножество белковых доменов, которые встречаются в ряде различных белков с особенно универсальной структурой. Примеры можно найти среди внеклеточных белков, связанных со свертыванием, фибринолизом, комплементом, внеклеточным матриксом, молекулами адгезии клеточной поверхности и рецепторами цитокинов. [35] Четырьмя конкретными примерами широко распространенных белковых модулей являются следующие домены: SH2 , иммуноглобулин , фибронектин типа 3 и крингл . [36]

Молекулярная эволюция приводит к появлению семейств родственных белков со схожей последовательностью и структурой. Однако сходство последовательностей может быть крайне низким между белками, имеющими одинаковую структуру. Структуры белков могут быть похожими, поскольку белки отделились от общего предка. С другой стороны, некоторые складки могут быть более предпочтительными, чем другие, поскольку они представляют собой стабильные расположения вторичных структур, и некоторые белки могут сходиться к этим складкам в ходе эволюции. В настоящее время в Банке данных белков (PDB) хранится около 110 000 экспериментально определенных трехмерных структур белков. [37] Однако этот набор содержит много идентичных или очень похожих структур. Все белки следует классифицировать по структурным семействам, чтобы понять их эволюционные связи. Структурные сравнения лучше всего достигаются на уровне доменов. По этой причине было разработано много алгоритмов для автоматического назначения доменов в белках с известной трехмерной структурой (см. § Определение домена из структурных координат). [ необходима цитата ]

База данных доменов CATH классифицирует домены примерно на 800 семейств складок; десять из этих складок являются высоконаселенными и называются «суперскладками». Суперскладки определяются как складки, для которых существует по крайней мере три структуры без значительного сходства последовательностей. [38] Наиболее населенной является суперскладка α/β-бочонка, как описано ранее.

Многодоменные белки

Большинство белков, две трети в одноклеточных организмах и более 80% в метазоа, являются многодоменными белками. [39] Однако другие исследования пришли к выводу, что 40% прокариотических белков состоят из нескольких доменов, в то время как эукариоты имеют приблизительно 65% многодоменных белков. [40]

Многие домены в эукариотических многодоменных белках можно обнаружить как независимые белки у прокариот, [41] что предполагает, что домены в многодоменных белках когда-то существовали как независимые белки. Например, у позвоночных есть многоферментный полипептид, содержащий домены GAR-синтетазы , AIR-синтетазы и GAR-трансформилазы (GARs-AIRs-GARt; GAR: глицинамид рибонуклеотид синтетаза/трансфераза; AIR: аминоимидазол рибонуклеотид синтетаза). У насекомых полипептид появляется как GARs-(AIRs)2-GARt, у дрожжей GARs-AIRs кодируется отдельно от GARt, а у бактерий каждый домен кодируется отдельно. [42]

(прокручиваемое изображение) Аттрактин-подобный белок 1 (ATRNL1) — это многодоменный белок, обнаруженный у животных, включая людей. [43] [44] Каждая единица представляет собой один домен, например, домены EGF или Kelch .

Источник

Многодоменные белки, вероятно, возникли из-за селективного давления в ходе эволюции , чтобы создать новые функции. Различные белки расходятся с общими предками посредством различных комбинаций и ассоциаций доменов. Модульные единицы часто перемещаются внутри и между биологическими системами посредством механизмов генетической перетасовки:

Типы организаций

Вставки аналогичных модулей домена PH (бордового цвета) в два разных белка.

Простейшая многодоменная организация, наблюдаемая в белках, — это организация одного домена, повторяющегося в тандеме. [46] Домены могут взаимодействовать друг с другом ( взаимодействие домен-домен ) или оставаться изолированными, как бусины на нитке. Гигантский мышечный белок титин из 30 000 остатков содержит около 120 доменов типа фибронектина III и Ig. [47] В сериновых протеазах событие дупликации гена привело к образованию фермента с двумя доменами β-цилиндра. [48] Повторы разошлись настолько широко, что между ними нет очевидного сходства последовательностей. Активный центр расположен в щели между двумя доменами β-цилиндра, в которую функционально важные остатки вносятся из каждого домена. Было показано, что генетически сконструированные мутанты сериновой протеазы химотрипсина обладают некоторой протеиназной активностью, хотя остатки их активного центра были отменены, и поэтому было высказано предположение, что событие дупликации усилило активность фермента. [48]

Модули часто демонстрируют различные отношения связей, как показано на примере транспортеров кинезинов и ABC . Моторный домен кинезина может находиться на любом конце полипептидной цепи, которая включает в себя спирально-спиральный регион и домен груза. [49] Транспортеры ABC построены с использованием до четырех доменов, состоящих из двух не связанных модулей, АТФ-связывающей кассеты и интегрального мембранного модуля, расположенных в различных комбинациях.

Домены не только рекомбинируют, но есть много примеров того, как домен был вставлен в другой. Последовательность или структурное сходство с другими доменами показывают, что гомологи вставленных и родительских доменов могут существовать независимо. Примером являются «пальцы», вставленные в домен «ладонь» в полимеразах семейства Pol I. [50] Поскольку домен может быть вставлен в другой, в многодоменном белке всегда должен быть по крайней мере один непрерывный домен. Это основное различие между определениями структурных доменов и эволюционных/функциональных доменов. Эволюционный домен будет ограничен одной или двумя связями между доменами, тогда как структурные домены могут иметь неограниченное количество связей в рамках заданного критерия существования общего ядра. Несколько структурных доменов могут быть отнесены к эволюционному домену. [ необходима цитата ]

Супердомен состоит из двух или более консервативных доменов номинально независимого происхождения, но впоследствии наследуемых как единая структурная/функциональная единица. [51] Этот объединенный супердомен может встречаться в различных белках, которые не связаны только дупликацией генов. Примером супердомена является пара доменов тирозинфосфатазы и C2 в PTEN , тензине , ауксилине и мембранном белке TPTE2. Этот супердомен обнаружен в белках животных, растений и грибов. Ключевой особенностью супердомена PTP-C2 является консервация аминокислотных остатков в интерфейсе домена.

Домены — это автономные складывающиеся единицы

Складной

Сворачивание белка - нерешенная проблема  : Начиная с основополагающей работы Анфинсена в начале 1960-х годов [20] , цель полностью понять механизм, посредством которого полипептид быстро сворачивается в свою стабильную нативную конформацию, остается неуловимой. Многие экспериментальные исследования сворачивания внесли большой вклад в наше понимание, но принципы, управляющие сворачиванием белка, по-прежнему основаны на принципах, открытых в самых первых исследованиях сворачивания. Анфинсен показал, что нативное состояние белка термодинамически стабильно, конформация находится в глобальном минимуме его свободной энергии. [ необходима цитата ]

Сворачивание — это направленный поиск конформационного пространства, позволяющий белку сворачиваться в биологически допустимом временном масштабе. Парадокс Левинталя гласит, что если бы белок усредненного размера перебрал все возможные конформации, прежде чем нашел бы ту, которая имеет самую низкую энергию, весь процесс занял бы миллиарды лет. [52] Обычно белки сворачиваются в течение 0,1–1000 секунд. Следовательно, процесс сворачивания белка должен быть направлен каким-то образом через определенный путь сворачивания. Силы, направляющие этот поиск, вероятно, представляют собой комбинацию локальных и глобальных влияний, эффекты которых ощущаются на различных этапах реакции. [53]

Достижения в экспериментальных и теоретических исследованиях показали, что сворачивание можно рассматривать с точки зрения энергетических ландшафтов, [54] [55] , где кинетика сворачивания рассматривается как прогрессивная организация ансамбля частично сложенных структур, через которые проходит белок на своем пути к сложенной структуре. Это было описано в терминах воронки сворачивания , в которой развернутый белок имеет большое количество доступных конформационных состояний, а для сложенного белка доступно меньше состояний. Воронка подразумевает, что для сворачивания белка происходит уменьшение энергии и потеря энтропии с увеличением образования третичной структуры. Локальная шероховатость воронки отражает кинетические ловушки, соответствующие накоплению неправильно сложенных промежуточных продуктов. Сворачивающаяся цепь прогрессирует в сторону более низких внутрицепочечных свободных энергий за счет увеличения ее компактности. Конформационные возможности цепи в конечном итоге все больше сужаются к одной нативной структуре.

Преимущество доменов в сворачивании белка

Организация крупных белков структурными доменами представляет собой преимущество для сворачивания белка, поскольку каждый домен может сворачиваться индивидуально, ускоряя процесс сворачивания и уменьшая потенциально большую комбинацию взаимодействий остатков. Кроме того, учитывая наблюдаемое случайное распределение гидрофобных остатков в белках, [56] формирование домена представляется оптимальным решением для крупного белка, чтобы спрятать свои гидрофобные остатки, сохраняя при этом гидрофильные остатки на поверхности. [57] [58]

Однако роль междоменных взаимодействий в сворачивании белка и в энергетике стабилизации нативной структуры, вероятно, различается для каждого белка. В лизоциме Т4 влияние одного домена на другой настолько сильно, что вся молекула устойчива к протеолитическому расщеплению. В этом случае сворачивание является последовательным процессом, где C-концевой домен должен сворачиваться независимо на раннем этапе, а другой домен требует присутствия свернутого C-концевого домена для сворачивания и стабилизации. [59]

Было обнаружено, что сворачивание изолированного домена может происходить с той же скоростью или иногда быстрее, чем у интегрированного домена, [60] предполагая, что неблагоприятные взаимодействия с остальной частью белка могут происходить во время сворачивания. Несколько аргументов предполагают, что самым медленным шагом в сворачивании больших белков является спаривание сложенных доменов. [30] Это происходит либо потому, что домены свернуты не совсем правильно, либо потому, что небольшие корректировки, необходимые для их взаимодействия, энергетически неблагоприятны, [61] например, удаление воды из интерфейса домена.

Домены и гибкость белка

Динамика доменов белков играет ключевую роль во множестве процессов молекулярного распознавания и сигнализации. Домены белков, соединенные внутренне неупорядоченными гибкими линкерными доменами, вызывают дальнодействующую аллостерию посредством динамики доменов белков . Результирующие динамические режимы в целом не могут быть предсказаны из статических структур как всего белка, так и отдельных доменов. Однако их можно вывести, сравнивая различные структуры белка (как в Базе данных молекулярных движений ). Их также можно предположить, выбрав обширные траектории молекулярной динамики [62] и анализ главных компонентов [63] , или их можно непосредственно наблюдать с помощью спектров [64] [65], измеренных с помощью спектроскопии нейтронного спинового эха .

Определение домена из структурных координат

Важность доменов как структурных строительных блоков и элементов эволюции привела к появлению множества автоматизированных методов их идентификации и классификации в белках с известной структурой. Автоматические процедуры для надежного назначения доменов имеют важное значение для создания баз данных доменов, особенно по мере увеличения числа известных структур белков. Хотя границы домена можно определить путем визуального осмотра, построение автоматизированного метода не является простым. Проблемы возникают при столкновении с доменами, которые являются прерывистыми или сильно ассоциированными. [66] Тот факт, что не существует стандартного определения того, что такое домен на самом деле, означает, что назначения доменов сильно различаются, причем каждый исследователь использует уникальный набор критериев. [67]

Структурный домен представляет собой компактную, глобулярную субструктуру с большим количеством взаимодействий внутри нее, чем с остальной частью белка. [68] Таким образом, структурный домен можно определить по двум визуальным характеристикам: его компактности и степени его изоляции. [69] Меры локальной компактности в белках использовались во многих ранних методах назначения доменов [70] [71] [72] [73] и в нескольких более поздних методах. [28] [74] [75] [76] [77]

Методы

Один из первых алгоритмов [70] использовал карту расстояний Cα-Cα вместе с иерархической процедурой кластеризации , которая рассматривала белки как несколько небольших сегментов, длиной 10 остатков. Начальные сегменты были кластеризованы один за другим на основе межсегментных расстояний; сегменты с самыми короткими расстояниями были кластеризованы и впоследствии рассматривались как отдельные сегменты. Пошаговая кластеризация в конечном итоге включала полный белок. Go [73] также использовал тот факт, что междоменные расстояния обычно больше внутридоменных; все возможные расстояния Cα-Cα были представлены в виде диагональных графиков, на которых были различные шаблоны для спиралей, расширенных цепей и комбинаций вторичных структур. [ необходима цитата ]

Метод Соудхамини и Бланделла кластеризует вторичные структуры в белке на основе их расстояний Cα-Cα и идентифицирует домены из шаблона в их дендрограммах . [66] Поскольку процедура не рассматривает белок как непрерывную цепочку аминокислот, нет проблем с обработкой прерывистых доменов. Определенные узлы в этих дендрограммах идентифицируются как третичные структурные кластеры белка, они включают как супервторичные структуры, так и домены. Алгоритм DOMAK используется для создания базы данных доменов 3Dee. [75] Он вычисляет «разделенное значение» из числа каждого типа контакта, когда белок произвольно делится на две части. Это раздельное значение велико, когда две части структуры различны. [ необходима цитата ]

Метод Водака и Джанина [78] был основан на расчетных площадях интерфейса между двумя сегментами цепи, многократно расщепленными в различных положениях остатков. Площади интерфейса были рассчитаны путем сравнения площадей поверхности расщепленных сегментов с площадью поверхности нативной структуры. Потенциальные границы доменов могут быть идентифицированы в месте, где площадь интерфейса была минимальной. Другие методы использовали меры доступности растворителя для расчета компактности. [28] [79] [80]

Алгоритм PUU [19] включает гармоническую модель, используемую для аппроксимации междоменной динамики. Основная физическая концепция заключается в том, что внутри каждого домена будет происходить много жестких взаимодействий, а между доменами будут происходить слабые взаимодействия. Этот алгоритм используется для определения доменов в базе данных доменов FSSP . [74]

Суинделлс (1995) разработал метод DETECTIVE для идентификации доменов в белковых структурах, основанный на идее, что домены имеют гидрофобную внутреннюю часть. Было обнаружено, что недостатки возникают, когда гидрофобные ядра из разных доменов продолжаются через область интерфейса.

RigidFinder — это новый метод идентификации жестких белковых блоков (доменов и петель) из двух различных конформаций. Жесткие блоки определяются как блоки, в которых все расстояния между остатками сохраняются в разных конформациях.

Метод RIBFIND, разработанный Пандуранганом и Топфом, идентифицирует жесткие тела в белковых структурах, выполняя пространственную кластеризацию вторичных структурных элементов в белках. [81] Жесткие тела RIBFIND использовались для гибкого размещения белковых структур в картах плотности криоэлектронной микроскопии . [82]

Общий метод идентификации динамических доменов , то есть областей белка, которые ведут себя приблизительно как жесткие единицы в ходе структурных флуктуаций, был введен Потестио и др. [62] и, среди прочих приложений, также использовался для сравнения согласованности основанных на динамике подразделений доменов со стандартными структурными подразделениями. Метод, называемый PiSQRD, доступен публично в форме веб-сервера. [83] Последний позволяет пользователям оптимально подразделять одноцепочечные или мультимерные белки на квазижесткие домены [62] [83] на основе коллективных режимов флуктуации системы. По умолчанию последние рассчитываются с помощью эластичной сетевой модели; [84] в качестве альтернативы предварительно рассчитанные существенные динамические пространства могут быть загружены пользователем.

Примеры доменов

Домены неизвестной функции

Большая часть доменов имеет неизвестную функцию.  Домен неизвестной функции  (DUF) — это домен белка, который не имеет охарактеризованной функции. Эти семейства были собраны вместе в  базе данных Pfam с использованием префикса DUF, за которым следует номер, например, DUF2992 и DUF1220. В настоящее время в базе данных Pfam имеется более 3000 семейств DUF, что составляет более 20% известных семейств. [86] Удивительно, но количество DUF в Pfam увеличилось с 20% (в 2010 году) до 22% (в 2019 году), в основном из-за увеличения числа новых последовательностей генома . Выпуск Pfam 32.0 (2019) содержал 3961 DUF. [87]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Xu D, Nussinov R (1 февраля 1998 г.). «Благоприятный размер домена в белках». Folding & Design . 3 (1): 11–7. doi : 10.1016/S1359-0278(98)00004-2 . PMID  9502316.
  2. ^ Филлипс Д.К. (ноябрь 1966 г.). «Трехмерная структура молекулы фермента». Scientific American . 215 (5): 78–90. Bibcode : 1966SciAm.215e..78P. doi : 10.1038/scientificamerican1166-78. PMID  5978599. S2CID  39959172.
  3. ^ Дрент Дж., Янсониус Дж. Н., Кукук Р., Свен Х. М., Уолтерс Б. Г. (июнь 1968 г.). «Структура папаина». Природа . 218 (5145): 929–32. Бибкод : 1968Natur.218..929D. дои : 10.1038/218929a0. PMID  5681232. S2CID  4169127.
  4. ^ Porter RR (май 1973). «Структурные исследования иммуноглобулинов». Science . 180 (4087): 713–6. Bibcode :1973Sci...180..713P. doi :10.1126/science.180.4087.713. PMID  4122075.
  5. ^ Эдельман ГМ (май 1973). «Структура антител и молекулярная иммунология». Science . 180 (4088): 830–40. Bibcode :1973Sci...180..830E. doi :10.1126/science.180.4088.830. PMID  4540988.
  6. ^ ab Richardson JS (1981). "Анатомия и таксономия структуры белка". Advances in Protein Chemistry . 34 : 167–339. doi :10.1016/S0065-3233(08)60520-3. ISBN 9780120342341. PMID  7020376. Архивировано из оригинала 10 февраля 2019 г. . Получено 3 января 2009 г. .
  7. ^ Bork P (июль 1991). «Перетасованные домены во внеклеточных белках». FEBS Letters . 286 (1–2): 47–54. Bibcode : 1991FEBSL.286...47B. doi : 10.1016/0014-5793(91)80937-X . PMID  1864378. S2CID  22126481.
  8. ^ Wetlaufer DB (март 1973). «Зарождение, быстрое сворачивание и глобулярные внутрицепочечные области в белках». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 70 (3): 697–701. Bibcode :1973PNAS...70..697W. doi : 10.1073/pnas.70.3.697 . PMC 433338 . PMID  4351801. 
  9. ^ Chothia C (июнь 1992). «Белки. Тысяча семейств для молекулярного биолога». Nature . 357 (6379): 543–4. Bibcode :1992Natur.357..543C. doi : 10.1038/357543a0 . PMID  1608464. S2CID  4355476.
  10. ^ Бакст Р., Вернимонт А., Аллали-Хассани А., Мок М. В., Хиллс Т., Хуэй Р., Писарро Дж. К. (сентябрь 2010 г.). «Кристаллическая структура пируваткиназы 1 Toxoplasma gondii». PLOS ONE . ​​5 (9): e12736. Bibcode :2010PLoSO...512736B. doi : 10.1371/journal.pone.0012736 . PMC 2939071 . PMID  20856875. 
  11. ^ Джордж РА, Херинга Дж (ноябрь 2002 г.). «Анализ линкеров доменов белков: их классификация и роль в сворачивании белков». Protein Engineering . 15 (11): 871–9. doi : 10.1093/protein/15.11.871 . PMID  12538906.
  12. ^ «Домены белков, назначение доменов, идентификация и классификация по базам данных CATH и SCOP». proteinstructures.com . Получено 14 октября 2018 г. .
  13. ^ Hegyi H, Gerstein M (апрель 1999). «Взаимосвязь между структурой и функцией белка: комплексное исследование с применением к геному дрожжей». Журнал молекулярной биологии . 288 (1): 147–64. CiteSeerX 10.1.1.217.9806 . doi :10.1006/jmbi.1999.2661. PMID  10329133. 
  14. ^ Баннер Д.В., Блумер А.С., Пецко Г.А., Филлипс Д.К., Погсон КИ, Уилсон IA и др. (июнь 1975 г.). «Структура триозофосфатизомеразы куриных мышц, определенная кристаллографически при разрешении 2,5 ангстрема с использованием данных аминокислотной последовательности». Nature . 255 (5510): 609–14. Bibcode :1975Natur.255..609B. doi :10.1038/255609a0. PMID  1134550. S2CID  4195346.
  15. ^ ab Orengo CA, Michie AD, Jones S, Jones DT, Swindells MB, Thornton JM (август 1997 г.). "CATH — иерархическая классификация структур доменов белков". Structure . 5 (8): 1093–108. doi : 10.1016/S0969-2126(97)00260-8 . PMID  9309224.
  16. ^ Copley RR, Bork P (ноябрь 2000 г.). «Гомология среди (бетаальфа)(8) стволов: последствия для эволюции метаболических путей». Журнал молекулярной биологии . 303 (4): 627–41. doi : 10.1006/jmbi.2000.4152 . PMID  11054297.
  17. ^ Lesk AM, Brändén CI, Chothia C (1989). «Структурные принципы альфа/бета-бочек белков: упаковка внутренней части листа». Proteins . 5 (2): 139–48. doi :10.1002/prot.340050208. PMID  2664768. S2CID  15340449.
  18. ^ ab Jones S, Stewart M, Michie A, Swindells MB, Orengo C, Thornton JM (февраль 1998 г.). «Назначение домена для структур белка с использованием консенсусного подхода: характеристика и анализ». Protein Science . 7 (2): 233–42. doi :10.1002/pro.5560070202. PMC 2143930 . PMID  9521098. 
  19. ^ ab Holm L, Sander C (июль 1994). "Парсер для единиц сворачивания белков". Белки . 19 (3): 256–68. doi :10.1002/prot.340190309. PMID  7937738. S2CID  525264.
  20. ^ ab Anfinsen CB, Haber E, Sela M, White FH (сентябрь 1961 г.). «Кинетика образования нативной рибонуклеазы при окислении восстановленной полипептидной цепи». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 47 (9): 1309–14. Bibcode : 1961PNAS...47.1309A. doi : 10.1073 /pnas.47.9.1309 . PMC 223141. PMID  13683522. 
  21. ^ Cordes MH, Davidson AR, Sauer RT (февраль 1996). «Пространство последовательностей, фолдинг и дизайн белков». Current Opinion in Structural Biology . 6 (1): 3–10. doi :10.1016/S0959-440X(96)80088-1. PMID  8696970.
  22. ^ Гелис С., Йон Дж. М. (июль 1979 г.). «[Конформационная связь между структурными единицами. Решающий этап в формировании функциональной структуры]». Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Série D. 289 (2): 197–9. ПМИД  117925.
  23. ^ Ostermeier M, Benkovic SJ (2000). "Эволюция функции белка путем замены домена". Evolutionary Protein Design . Advances in Protein Chemistry. Vol. 55. pp. 29–77. doi :10.1016/s0065-3233(01)55002-0. ISBN 9780120342556. PMID  11050932. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  24. ^ Zhou Y, Vitkup D, Karplus M (январь 1999). «Нативные белки — это твердые тела, расплавленные на поверхности: применение критерия Линдемана для твердого и жидкого состояния». Журнал молекулярной биологии . 285 (4): 1371–5. doi :10.1006/jmbi.1998.2374. PMID  9917381. S2CID  8702994.
  25. ^ Levitt M, Chothia C (июнь 1976). «Структурные паттерны в глобулярных белках». Nature . 261 (5561): 552–8. Bibcode :1976Natur.261..552L. doi :10.1038/261552a0. PMID  934293. S2CID  4154884.
  26. ^ Hutchinson EG, Thornton JM (апрель 1993 г.). «Греческий ключевой мотив: извлечение, классификация и анализ». Protein Engineering . 6 (3): 233–45. doi :10.1093/protein/6.3.233. PMID  8506258.
  27. ^ Savageau MA (март 1986 г.). «Белки Escherichia coli имеют размеры, кратные 14 кДа: концепции доменов и эволюционные последствия». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 83 (5): 1198–202. Bibcode : 1986PNAS...83.1198S. doi : 10.1073/pnas.83.5.1198 . PMC 323042. PMID  3513170. 
  28. ^ abc Islam SA, Luo J, Sternberg MJ (июнь 1995 г.). «Идентификация и анализ доменов в белках». Protein Engineering . 8 (6): 513–25. doi :10.1093/protein/8.6.513. PMID  8532675.
  29. ^ Wheelan SJ, Marchler-Bauer A, Bryant SH (июль 2000 г.). «Распределения размеров доменов могут предсказывать границы доменов». Биоинформатика . 16 (7): 613–8. doi : 10.1093/bioinformatics/16.7.613 . PMID  11038331.
  30. ^ ab Garel, J. (1992). "Сворачивание больших белков: многодоменные и многосубъединичные белки". В Creighton, T. (ред.). Сворачивание белков (первое издание). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. стр. 405–454. ISBN 978-0-7167-7027-5.
  31. ^ Bennett MJ, Schlunegger MP, Eisenberg D (декабрь 1995 г.). «3D-обмен доменами: механизм сборки олигомеров». Protein Science . 4 (12): 2455–68. doi :10.1002/pro.5560041202. PMC 2143041 . PMID  8580836. 
  32. ^ Heringa J, Taylor WR (июнь 1997). «Трехмерное дублирование доменов, обмен и кража». Current Opinion in Structural Biology . 7 (3): 416–21. doi :10.1016/S0959-440X(97)80060-7. PMID  9204285.
  33. ↑ Jacob F (июнь 1977 г.). «Эволюция и подгонка». Science . 196 (4295): 1161–6. Bibcode :1977Sci...196.1161J. doi :10.1126/science.860134. PMID  860134. S2CID  29756896.
  34. ^ Ren S, Yang G, He Y, Wang Y, Li Y, Chen Z (октябрь 2008 г.). «Консервативная модель коротких линейных мотивов сильно коррелирует с функцией взаимодействующих белковых доменов». BMC Genomics . 9 : 452. doi : 10.1186/1471-2164-9-452 . PMC 2576256 . PMID  18828911. 
  35. ^ Кэмпбелл ID, Даунинг AK (май 1994). «Построение структуры и функции белка из модульных единиц». Тенденции в биотехнологии . 12 (5): 168–72. doi :10.1016/0167-7799(94)90078-7. PMID  7764899.
  36. ^ Брюс, Альбертс (18 ноября 2014 г.). Молекулярная биология клетки (шестое изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. ISBN 9780815344322. OCLC  887605755.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  37. ^ wwPDB.org. "wwPDB: Всемирный банк данных по белкам". www.pdb.org . Архивировано из оригинала 7 апреля 2015 г. Получено 25 июля 2007 г.
  38. ^ Orengo CA, Jones DT, Thornton JM (декабрь 1994 г.). «Суперсемейства белков и суперскладки доменов». Nature . 372 (6507): 631–4. Bibcode :1994Natur.372..631O. doi :10.1038/372631a0. PMID  7990952. S2CID  4330359.
  39. ^ Apic G, Gough J, Teichmann SA (июль 2001 г.). «Комбинации доменов в архейных, эубактериальных и эукариотических протеомах». Журнал молекулярной биологии . 310 (2): 311–25. doi :10.1006/jmbi.2001.4776. PMID  11428892. S2CID  11894663.
  40. ^ Ekman D, Björklund AK, Frey-Skött J, Elofsson A (апрель 2005 г.). «Многодоменные белки в трех царствах жизни: сироты и другие нераспределенные регионы». Журнал молекулярной биологии . 348 (1): 231–43. doi :10.1016/j.jmb.2005.02.007. PMID  15808866.
  41. ^ Davidson JN, Chen KC, Jamison RS, Musmanno LA, Kern CB (март 1993 г.). «Эволюционная история первых трех ферментов в биосинтезе пиримидина». BioEssays . 15 (3): 157–64. doi :10.1002/bies.950150303. PMID  8098212. S2CID  24897614.
  42. ^ Henikoff S, Greene EA, Pietrokovski S, Bork P, Attwood TK, Hood L (октябрь 1997 г.). «Семейства генов: таксономия паралогов и химер белков». Science . 278 (5338): 609–14. Bibcode :1997Sci...278..609H. CiteSeerX 10.1.1.562.2262 . doi :10.1126/science.278.5338.609. PMID  9381171. 
  43. ^ Уокер В.П., Арадья С., Ху КЛ, Шен С., Чжан В., Азарани А. и др. (декабрь 2007 г.). «Генетический анализ гомологов аттрактина». Бытие . 45 (12): 744–56. дои :10.1002/dvg.20351. PMID  18064672. S2CID  20878849.
  44. ^ "SMART: Главная страница". smart.embl.de . Получено 1 января 2017 г. .
  45. ^ Борк П., Дулиттл Р.Ф. (октябрь 1992 г.). «Предлагаемое приобретение домена животного белка бактериями». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 89 (19): 8990–4. Bibcode : 1992PNAS...89.8990B. doi : 10.1073/pnas.89.19.8990 . PMC 50050. PMID  1409594 . 
  46. ^ Heringa J (июнь 1998). «Обнаружение внутренних повторов: насколько они распространены?». Current Opinion in Structural Biology . 8 (3): 338–45. doi :10.1016/S0959-440X(98)80068-7. PMID  9666330.
  47. ^ Politou AS, Gautel M, Improta S, Vangelista L, Pastore A (февраль 1996 г.). «Эластичная область I-полосы тайтина собирается «модульным» образом слабо взаимодействующими доменами Ig-подобного типа». Журнал молекулярной биологии . 255 (4): 604–16. doi :10.1006/jmbi.1996.0050. PMID  8568900.
  48. ^ ab McLachlan AD (февраль 1979). «Дупликации генов в структурной эволюции химотрипсина». Журнал молекулярной биологии . 128 (1): 49–79. doi :10.1016/0022-2836(79)90308-5. PMID  430571.
  49. ^ Moore JD, Endow SA (март 1996). «Кинезиновые белки: тип двигателей для подвижности на основе микротрубочек». BioEssays . 18 (3): 207–19. doi :10.1002/bies.950180308. PMID  8867735. S2CID  46012215.
  50. ^ Russell RB (декабрь 1994 г.). «Вставка домена». Protein Engineering . 7 (12): 1407–10. doi :10.1093/protein/7.12.1407. PMID  7716150.
  51. ^ Haynie DT, Xue B (май 2015 г.). «Супердомены в иерархии структуры белка: случай PTP-C2». Protein Science . 24 (5): 874–82. doi :10.1002/pro.2664. PMC 4420535 . PMID  25694109. 
  52. ^ Levinthal C (1968). «Существуют ли пути сворачивания белков?» (PDF) . J Chim Phys . 65 : 44–45. Bibcode :1968JCP....65...44L. doi :10.1051/jcp/1968650044. Архивировано из оригинала (PDF) 2 сентября 2009 г.
  53. ^ Дилл КА (июнь 1999). «Принципы полимеров и сворачивание белков». Protein Science . 8 (6): 1166–80. doi :10.1110/ps.8.6.1166. PMC 2144345 . PMID  10386867. 
  54. ^ Leopold PE, Montal M, Onuchic JN (сентябрь 1992 г.). «Воронки сворачивания белков: кинетический подход к взаимосвязи последовательности и структуры». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 89 (18): 8721–5. Bibcode : 1992PNAS...89.8721L. doi : 10.1073 /pnas.89.18.8721 . PMC 49992. PMID  1528885. 
  55. ^ Dill KA, Chan HS (январь 1997). «От Левинталя к путям к воронкам». Nature Structural Biology . 4 (1): 10–9. doi :10.1038/nsb0197-10. PMID  8989315. S2CID  11557990.
  56. ^ White SH, Jacobs RE (апрель 1990 г.). «Статистическое распределение гидрофобных остатков по длине белковых цепей. Последствия для сворачивания белков и эволюции». Biophysical Journal . 57 (4): 911–21. Bibcode :1990BpJ....57..911W. doi :10.1016/S0006-3495(90)82611-4. PMC 1280792 . PMID  2188687. 
  57. ^ Джордж РА, Херинга Дж (февраль 2002 г.). «SnapDRAGON: метод определения структурных доменов белков из данных о последовательностях». Журнал молекулярной биологии . 316 (3): 839–51. CiteSeerX 10.1.1.329.2921 . doi :10.1006/jmbi.2001.5387. PMID  11866536. 
  58. ^ Джордж РА, Лин К, Херинга Дж (июль 2005 г.). "Scooby-домен: предсказание глобулярных доменов в последовательности белка". Nucleic Acids Research . 33 (выпуск веб-сервера): W160-3. doi :10.1093/nar/gki381. PMC 1160142. PMID  15980446 . 
  59. ^ Desmadril M, Yon JM (июль 1981). «Существование промежуточных продуктов в рефолдинге лизоцима Т4 при pH 7,4». Biochemical and Biophysical Research Communications . 101 (2): 563–9. doi :10.1016/0006-291X(81)91296-1. PMID  7306096.
  60. ^ Teale JM, Benjamin DC (июль 1977 г.). «Антитело как иммунологический зонд для изучения рефолдинга бычьего сывороточного альбумина. Рефолдинг в пределах каждого домена». Журнал биологической химии . 252 (13): 4521–6. doi : 10.1016/S0021-9258(17)40192-X . PMID  873903.
  61. ^ Крейтон, TE (1983). Белки: структуры и молекулярные свойства . Freeman, Нью-Йорк. Второе издание.
  62. ^ abc Potestio R, Pontiggia F, Micheletti C (июнь 2009). «Крупнозернистое описание внутренней динамики белков: оптимальная стратегия разложения белков на жесткие субъединицы». Biophysical Journal . 96 (12): 4993–5002. Bibcode :2009BpJ....96.4993P. doi :10.1016/j.bpj.2009.03.051. PMC 2712024 . PMID  19527659. 
  63. ^ Baron R, Vellore NA (июль 2012 г.). «LSD1/CoREST — это аллостерический наноразмерный зажим, регулируемый молекулярным распознаванием H3-гистонового хвоста». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (31): 12509–14. Bibcode : 2012PNAS..10912509B. doi : 10.1073/pnas.1207892109 . PMC 3411975. PMID  22802671 . 
  64. ^ Farago B, Li J, Cornilescu G, Callaway DJ, Bu Z (ноябрь 2010 г.). «Активация движения домена аллостерического белка в наномасштабе, выявленная с помощью спектроскопии спинового эха нейтронов». Biophysical Journal . 99 (10): 3473–82. Bibcode :2010BpJ....99.3473F. doi :10.1016/j.bpj.2010.09.058. PMC 2980739 . PMID  21081097. 
  65. ^ Bu Z, Biehl R, Monkenbusch M, Richter D, Callaway DJ (декабрь 2005 г.). «Связанное движение домена белка в полимеразе Taq, выявленное с помощью нейтронной спин-эхо спектроскопии». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (49): 17646–51. Bibcode : 2005PNAS..10217646B. doi : 10.1073/pnas.0503388102 . PMC 1345721. PMID  16306270 . 
  66. ^ ab Sowdhamini R, Blundell TL (март 1995). "Автоматический метод, включающий кластерный анализ вторичных структур для идентификации доменов в белках". Protein Science . 4 (3): 506–20. doi :10.1002/pro.5560040317. PMC 2143076 . PMID  7795532. 
  67. ^ Swindells MB (январь 1995). «Процедура обнаружения структурных доменов в белках». Protein Science . 4 (1): 103–12. doi :10.1002/pro.5560040113. PMC 2142966 . PMID  7773168. 
  68. ^ Janin J, Wodak SJ (1983). «Структурные домены в белках и их роль в динамике функции белков». Progress in Biophysics and Molecular Biology . 42 (1): 21–78. doi : 10.1016/0079-6107(83)90003-2 . PMID  6353481.
  69. ^ Tsai CJ, Nussinov R (январь 1997). «Гидрофобные складчатые единицы, полученные из разнородных мономерных структур и их взаимодействия». Protein Science . 6 (1): 24–42. doi :10.1002/pro.5560060104. PMC 2143523 . PMID  9007974. 
  70. ^ ab Crippen GM (декабрь 1978). «Древовидная структурная организация белков». Журнал молекулярной биологии . 126 (3): 315–32. doi :10.1016/0022-2836(78)90043-8. PMID  745231.
  71. ^ Россманн МГ, Морас Д, Олсен КВ (июль 1974). «Химическая и биологическая эволюция нуклеотидсвязывающего белка». Nature . 250 (463): 194–9. Bibcode :1974Natur.250..194R. doi :10.1038/250194a0. PMID  4368490. S2CID  4273028.
  72. ^ Rose GD (ноябрь 1979). «Иерархическая организация доменов в глобулярных белках». Журнал молекулярной биологии . 134 (3): 447–70. doi :10.1016/0022-2836(79)90363-2. PMID  537072.
  73. ^ ab Go N, Taketomi H (февраль 1978). "Соответствующие роли взаимодействий на коротких и дальних расстояниях в сворачивании белков". Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 75 (2): 559–63. Bibcode :1978PNAS...75..559G. doi : 10.1073/pnas.75.2.559 . PMC 411294 . PMID  273218. 
  74. ^ ab Holm L, Sander C (январь 1997). "Dali/FSSP классификация трехмерных белковых складок". Nucleic Acids Research . 25 (1): 231–4. doi :10.1093/nar/25.1.231. PMC 146389. PMID  9016542. 
  75. ^ ab Siddiqui AS, Barton GJ (май 1995). "Непрерывные и прерывистые домены: алгоритм для автоматического создания надежных определений доменов белков". Protein Science . 4 (5): 872–84. doi :10.1002/pro.5560040507. PMC 2143117 . PMID  7663343. 
  76. ^ Zehfus MH (июнь 1997). «Идентификация компактных, гидрофобно стабилизированных доменов и модулей, содержащих множественные пептидные цепи». Protein Science . 6 (6): 1210–9. doi :10.1002/pro.5560060609. PMC 2143719 . PMID  9194181. 
  77. ^ Taylor WR (март 1999). «Идентификация структурного домена белка». Protein Engineering . 12 (3): 203–16. doi : 10.1093/protein/12.3.203 . PMID  10235621.
  78. ^ Wodak SJ, Janin J (ноябрь 1981). «Расположение структурных доменов в белке». Биохимия . 20 (23): 6544–52. doi :10.1021/bi00526a005. PMID  7306523.
  79. ^ Рашин, 1985 [ необходима полная цитата ]
  80. ^ Zehfus MH, Rose GD (сентябрь 1986). «Компактные единицы в белках». Биохимия . 25 (19): 5759–65. doi :10.1021/bi00367a062. PMID  3778881.
  81. ^ Pandurangan AP, Topf M (сентябрь 2012 г.). «RIBFIND: веб-сервер для идентификации жестких тел в белковых структурах и для гибкой подгонки к крио-ЭМ-картам» (PDF) . Биоинформатика . 28 (18): 2391–3. doi :10.1093/bioinformatics/bts446. PMID  22796953.
  82. ^ Pandurangan AP, Topf M (февраль 2012 г.). «Поиск жестких тел в белковых структурах: применение для гибкой подгонки к криоЭМ-картам». Журнал структурной биологии . 177 (2): 520–31. doi :10.1016/j.jsb.2011.10.011. PMID  22079400.
  83. ^ ab Алексиев Т, Потестио Р, Понтиггия Ф, Коццини С, Мичелетти К (октябрь 2009 г.). «PiSQRD: веб-сервер для разложения белков на квазижесткие динамические домены». Биоинформатика . 25 (20): 2743–4. doi : 10.1093/bioinformatics/btp512 . PMID  19696046. S2CID  28106759.
  84. ^ Мичелетти, К., Карлони, П. и Маритан, А. Точное и эффективное описание колебательной динамики белка: сравнение молекулярной динамики и гауссовых моделей, Белки, 55, 635, 2004.
  85. ^ Barclay AN (август 2003 г.). «Мембранные белки с иммуноглобулин-подобными доменами — главное суперсемейство молекул взаимодействия». Семинары по иммунологии . 15 (4): 215–23. doi :10.1016/S1044-5323(03)00047-2. PMID  14690046.
  86. ^ Bateman A, Coggill P, Finn RD (октябрь 2010 г.). «DUFs: семейства в поисках функции». Acta Crystallographica. Раздел F, Structural Biology and Crystallization Communications . 66 (Pt 10): 1148–52. doi :10.1107/S1744309110001685. PMC 2954198. PMID  20944204 . 
  87. ^ El-Gebali S, Mistry J, Bateman A, Eddy SR, Luciani A, Potter SC и др. (январь 2019 г.). «База данных семейств белков Pfam в 2019 г.». Nucleic Acids Research . 47 (D1): D427–D432. doi :10.1093/nar/gky995. PMC 6324024. PMID 30357350  . 

Ключевые документы

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Белки .

Структурные доменные базы данных

Базы данных доменов последовательностей

Функциональные доменные базы данных