Белки ААА
| АТФазы, связанные с разнообразной клеточной активностью | |||
|---|---|---|---|
 Структура фактора, чувствительного к N-этилмалеимиду. [ 1 ] | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | ААА | ||
| Пфам | PF00004 | ||
| Пфам Клан | CL0023 | ||
| ЭКОД | 2004.1.1 | ||
| ИнтерПро | ИПР003959 | ||
| PROSITE | PDOC00572 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 1нсф / СКОПе / СУПФАМ | ||
| CDD | cd00009 | ||
| Мембраном | 74 | ||
| |||
ААА ( А -ТРазы А , связанные с разнообразной клеточной активностью ) ( Белки говорят: трипл-А-АТФазы) представляют собой большую группу семейства белков , имеющих общий консервативный модуль, состоящий примерно из 230 аминокислотных остатков. Это большое, функционально разнообразное семейство белков, ААА+ принадлежащее к суперсемейству белков кольцевых с Р-петлей НТФаз , которые проявляют свою активность посредством энергозависимого ремоделирования или транслокации макромолекул. [ 2 ] [ 3 ]
Белки ААА связывают химическую энергию, обеспечиваемую гидролизом АТФ, с конформационными изменениями, которые преобразуются в механическую силу, действующую на макромолекулярный субстрат. [ 4 ]
Белки ААА функционально и организационно разнообразны, различаются по активности, стабильности и механизму действия. [ 4 ] Члены семейства ААА встречаются во всех организмах. [ 5 ] и они необходимы для многих клеточных функций. Они участвуют в таких процессах, как репликация ДНК , деградация белков , слияние мембран , разрыв микротрубочек , биогенез пероксисом , передача сигналов и регуляция экспрессии генов .
Структура
[ редактировать ]Белки ААА содержат два домена: N-концевой альфа/бета-домен, который связывает и гидролизует нуклеотиды ( складка Россмана ), и С-концевой альфа-спиральный домен. [ 5 ] N-концевой домен имеет длину 200-250 аминокислот и содержит мотивы Уокера А и Уокера В. [ 5 ] и является общим с другими НТФазами P-петли, суперсемейством , которое включает семейство ААА. [ 6 ] Большинство белков ААА имеют дополнительные домены, которые используются для олигомеризации , связывания субстрата и/или регуляции. Эти домены могут располагаться на N- или C-конце модуля ААА.
Классификация
[ редактировать ]Некоторые классы белков ААА имеют N-концевой не-АТФазный домен, за которым следуют один или два домена ААА (D1 и D2). В некоторых белках с двумя доменами ААА оба эволюционно хорошо консервативны (например, в Cdc48/p97 ). В других случаях либо домен D2 (например, у Pex1p и Pex6p), либо домен D1 (у Sec18p/NSF) лучше консервативен в эволюции.
Хотя классическое семейство ААА было основано на мотивах, оно было расширено за счет структурной информации и теперь называется семейством ААА. [ 5 ]
Эволюционные отношения
[ редактировать ]Белки ААА разделены на семь основных клад на основе элементов вторичной структуры, включенных внутри или рядом с основной складкой ААА: загрузчик зажима, инициатор, классический, хеликаза суперсемейства III, HCLR, H2-вставка и вставка PS-II. [ 4 ]
Четвертичная структура
[ редактировать ]ААА-АТФазы собираются в олигомерные ансамбли (часто гомогексамеры), которые образуют кольцевую структуру с центральной порой. Эти белки производят молекулярный мотор, который связывает связывание и гидролиз АТФ с изменениями конформационных состояний, которые могут распространяться через сборку, чтобы воздействовать на целевой субстрат, либо перемещая, либо ремоделируя субстрат. [ 7 ]
Центральная пора может участвовать в обработке подложки. В гексамерной конфигурации сайт связывания АТФ расположен на границе раздела субъединиц. При связывании и гидролизе АТФ ферменты ААА претерпевают конформационные изменения как в ААА-доменах, так и в N-доменах. Эти движения могут передаваться белку-субстрату.
Молекулярный механизм
[ редактировать ]Предполагается, что гидролиз АТФ АТФазами ААА включает нуклеофильную атаку гамма-фосфата АТФ активированной молекулой воды, что приводит к перемещению N-концевого и С-концевого субдоменов ААА относительно друг друга. Это движение позволяет применять механическую силу, усиливаемую другими доменами АТФазы в той же олигомерной структуре. Дополнительные домены в белке позволяют регулировать или направлять силу к различным целям. [ 6 ]
Прокариотические ААК
[ редактировать ]Белки ААА свойственны не только эукариотам . Прокариоты имеют ААА, которые сочетают шаперон с протеолитической активностью, например, в комплексе ClpAPS, который опосредует деградацию и узнавание белка в E. coli . Считается, что основное распознавание белков ААА происходит через развернутые белковые домены в белке-субстрате. В HslU, бактериальном гомологе ClpX/ClpY семейства белков ААА HSP100, N- и C-концевые субдомены движутся навстречу друг другу, когда нуклеотиды связываются и гидролизуются. Концевые домены наиболее удалены в безнуклеотидном состоянии и ближе всего в связанном с АДФ состоянии. Тем самым затрагивается отверстие центральной полости.
Функции
[ редактировать ]Белки ААА участвуют в деградации белков , слиянии мембран , репликации ДНК , динамике микротрубочек , внутриклеточном транспорте, активации транскрипции, рефолдинге белков, разборке белковых комплексов и белковых агрегатов . [ 5 ] [ 8 ]
Молекулярное движение
[ редактировать ]Динеины , один из трех основных классов моторных белков , представляют собой белки ААА, которые связывают свою АТФазную активность с молекулярным движением вдоль микротрубочек . [ 9 ]
АТФаза Cdc48p/p97 ААА-типа, пожалуй, наиболее изученный белок ААА. Неправильно свернутые секреторные белки экспортируются из эндоплазматического ретикулума (ЭР) и разрушаются по пути деградации, связанному с ЭР ( ERAD ). Нефункциональные мембранные и просветные белки экстрагируются из ЭР и разлагаются в цитозоле протеасомами. Ретротранслокации и экстракции субстрата способствует комплекс Cdc48p(Ufd1p/Npl4p) на цитозольной стороне мембраны. На цитозольной стороне субстрат убиквитинируется ферментами E2 и E3 на основе ER перед деградацией протеасомой 26S.
Нацеливание на мультивезикулярные тельца
[ редактировать ]Мультивезикулярные тельца представляют собой эндосомальные компартменты, которые сортируют убиквитинированные мембранные белки путем включения их в везикулы. Этот процесс включает последовательное действие трех мультибелковых комплексов, ESCRT I–III ( ESCRT означает «эндосомальные сортировочные комплексы, необходимые для транспорта»). Vps4p представляет собой АТФазу ААА-типа, участвующую в этом пути сортировки MVB. Первоначально он был идентифицирован как мутант vps (вакуолярной сортировки белков) «класса E», и впоследствии было показано, что он катализирует диссоциацию комплексов ESCRT. Vps4p закрепляется посредством Vps46p на эндосомальной мембране. Сборке Vps4p способствует консервативный белок Vta1p, который регулирует статус его олигомеризации и активность АТФазы.
Другие функции
[ редактировать ]Протеазы ААА используют энергию гидролиза АТФ для перемещения белка внутри протеасомы для деградации.
Белки человека, содержащие этот домен
[ редактировать ]Семейство AAA-АТФазы (HGNC)
[ редактировать ]АФГ3L2 ; АТАД1 ; АТАД2 ; АТАД2Б ; АТАД3А ; АТАД3Б ; АТАД3C ; АТАД5 ; БКС1Л ; ЧТФ18 ; КЛБП ; КЛПП ; CLPX ; ИНЖИР . ФИГНЛ1 ; ФИГНЛ2 ; IQCA1 ; КАТНА1 ; КАТНАЛ1 ; КАТНАЛ2 ; ЛОНП1 ; ЛОНП2 ; МДН1 ; НФС ; НВЛ ; ОРЦ1 ; ОРК4 ; ПЕКС1 ; ПЕК6 ; ПСМК1 ; PSMC2 (Nbla10058); ПСМК3 ; ПСМК4 ; ПСМК5 ; ПСМК6 ; RFC1 ; RFC2 ; RFC3 ; RFC4 ; RFC5 ; РУВБЛ1 ; РУВБЛ2 ; СПАСТ ; СПАТА5 (СПАФ); СПАТА5L1 ; СПГ7 ; ТРИП13 ; ВКП ; ВПС4А ; ВПС4Б ; ВРНИП1 ; YME1L1 (ФТШ); [ 10 ]
Торсинс
[ редактировать ]ТОР1А ; ТОР1Б ; ТОР2А ; ТОР3А ; ТОР4А ; [ 11 ]
Другой
[ редактировать ]Псевдогены
[ редактировать ]АФГ3Л1П; [ 13 ]
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Снайдер Дж., Хури, Вашингтон (февраль 2008 г.). «Белки ААА: разнообразие функций, сходство структуры». Биохим. Соц. Транс . 36 (Часть 1): 72–7. дои : 10.1042/BST0360072 . ПМИД 18208389 . S2CID 13407283 .
- Уайт С.Р., Лоринг Б. (декабрь 2007 г.). «ААА-АТФазы: достижение разнообразия функций с помощью консервативного механизма» . Трафик . 8 (12): 1657–67. дои : 10.1111/j.1600-0854.2007.00642.x . ПМИД 17897320 . S2CID 29221806 .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ю Р.К., Хансон П.И., Ян Р., Брюнгер А.Т. (сентябрь 1998 г.). «Структура АТФ-зависимого домена олигомеризации чувствительного фактора N-этилмалеимида в комплексе с АТФ». Нат. Структура. Биол . 5 (9): 803–11. дои : 10.1038/1843 . ПМИД 9731775 . S2CID 13261575 .
- ^ Кунин Е.В., Аравинд Л., Лейпе Д.Д., Айер Л.М. (2004). «Эволюционная история и классификация ААА-АТФаз высшего порядка». Дж. Структ. Биол . 146 (1–2): 11–31. дои : 10.1016/j.jsb.2003.10.010 . ПМИД 15037234 .
- ^ Лупас А.Н., Фрики Т. (2004). «Филогенетический анализ белков ААА». Дж. Структ. Биол . 146 (1–2): 2–10. дои : 10.1016/j.jsb.2003.11.020 . ПМИД 15037233 .
- ^ Jump up to: а б с Эрцбергер Дж. П., Бергер Дж. М. (2006). «Эволюционные взаимоотношения и структурные механизмы белков ААА». Анну. Преподобный Биофиз. Биомол. Структурировать . 35 : 93–114. doi : 10.1146/annurev.biophys.35.040405.101933 . ПМИД 16689629 .
- ^ Jump up to: а б с д и Хэнсон П.И., Уайтхарт SW (июль 2005 г.). «Белки ААА: есть двигатель, будет работать». Нат. Преподобный мол. Клеточная Биол . 6 (7): 519–29. дои : 10.1038/nrm1684 . ПМИД 16072036 . S2CID 27830342 .
- ^ Jump up to: а б Снайдер Дж., Тибо Дж., Хури Вашингтон (2008). «Суперсемейство ААА функционально разнообразных белков» . Геном Биол . 9 (4): 216. doi : 10.1186/gb-2008-9-4-216 . ПМЦ 2643927 . ПМИД 18466635 .
- ^ Смит Д.М., Бенарудж Н., Голдберг А. (2006). «Протеасомы и связанные с ними АТФазы: разрушительная комбинация». Дж. Структ. Биол . 156 (1): 72–83. дои : 10.1016/j.jsb.2006.04.012 . ПМИД 16919475 .
- ^ Такер П.А., Саллай Л. (декабрь 2007 г.). «Суперсемейство ААА - множество движений». Курс. Мнение. Структура. Биол . 17 (6): 641–52. дои : 10.1016/j.sbi.2007.09.012 . ПМИД 18023171 .
- ^ Картер А.П., Вейл Р.Д. (февраль 2010 г.). «Связь между кольцом ААА и доменом динеина, связывающим микротрубочки» . Биохимия Клеточная Биол . 88 (1): 15–21. дои : 10.1139/o09-127 . ПМЦ 2894566 . ПМИД 20130675 .
- ^ «Группа генов: ААА-АТФазы (ATAD)» . Комитет по генной номенклатуре Хьюго .
- ^ «Группа генов: Торсины (TOR)» . Комитет по генной номенклатуре Хьюго .
- ^ «Символовый отчет для АК6» . Комитет по генной номенклатуре Хьюго .
- ^ «Отчет по символам для AFG3L1P» . Комитет по генной номенклатуре Хьюго .