Тетрамерный белок
Тетрамерный белок — белок с четвертичной структурой из четырех субъединиц (тетрамерный). Гомотетрамеры имеют четыре идентичные субъединицы (например, глутатион-S-трансфераза ), а гетеротетрамеры представляют собой комплексы разных субъединиц. Тетрамер может быть собран как димер димеров с двумя субъединицами гомодимера (например, сорбитдегидрогеназа ) или двумя субъединицами гетеродимера (например, гемоглобин ).
Взаимодействия субъединиц в тетрамерах
[ редактировать ]Взаимодействия между субъединицами, образующими тетрамер, определяются преимущественно нековалентным взаимодействием . [1] Гидрофобные эффекты , водородные связи и электростатические взаимодействия являются основными источниками этого процесса связывания между субъединицами. Считается, что структура гомотетрамерных белков, таких как сорбитдегидрогеназа (SDH), эволюционировала от мономерной к димерной и, наконец, к тетрамерной структуре. Процесс связывания в SDH и многих других тетрамерных ферментах можно описать увеличением свободной энергии , которое 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
[ редактировать ]Было показано, что сети водородных связей между субъединицами важны для стабильности тетрамерной четвертичной структуры белка . Например, исследование SDH, в котором использовались различные методы, такие как выравнивание последовательностей белков , структурные сравнения, энергетические расчеты, эксперименты по гель-фильтрации и эксперименты по кинетике ферментов, могло бы выявить важную сеть водородных связей, которая стабилизирует тетрамерную четвертичную структуру в SDH млекопитающих . [1]
Тетрамеры в иммунологии
[ редактировать ]В иммунологии тетрамеры MHC можно использовать в анализах тетрамеров для количественного определения количества антигенспецифических Т-клеток (особенно CD8+ Т-клеток ). 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 меченным 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 со для вируса Сендай специфичными цитотоксическими Т-клетками у мышей C57BL/6 . Антигенспецифические ответы можно измерить как CD8+, тетрамер+ Т-клетки как долю всех CD8+ лимфоцитов.
Причина использования тетрамера, в отличие от одной меченой молекулы MHC класса I, заключается в том, что тетраэдрические тетрамеры могут связываться с тремя TCR одновременно, обеспечивая специфическое связывание, несмотря на низкое (1 микромолярное) сродство типичного пептида класса I. -TCR-взаимодействие. Также можно получить тетрамеры MHC класса II , хотя на практике с ними труднее работать. [2]
Гомотетрамеры и гетеротетрамеры
[ редактировать ]
Гомотетрамер — белковый комплекс , состоящий из четырех идентичных субъединиц, связанных, но не связанных ковалентно. [3] И наоборот, гетеротетрамер представляет собой комплекс из 4 субъединиц, в котором одна или несколько субъединиц различаются. [4]
Примеры гомотетрамеров включают:
- ферменты, такие как бета-глюкуронидаза ( на фото )
- факторы экспорта, такие как SecB из Escherichia coli [5]
- переносчики ионов магния, такие как CorA. [6]
- лектины, такие как конканавалин А
- IMPDH и IMPDH2
Примеры гетеротетрамеров включают гемоглобин ( на фото ), рецептор NMDA , некоторые аквапорины , [7] некоторые АМРА-рецепторы , а также некоторые ферменты . [8]
Очистка гетеротетрамеров
[ редактировать ]Ионообменная хроматография полезна для выделения специфических сборок гетеротетрамерных белков, позволяя очищать специфические комплексы как по количеству, так и по положению заряженных пептидных меток. [9] [10] Никель-аффинная хроматография также может быть использована для очистки гетеротетрамера. [11]
Внутригенная комплементация
[ редактировать ]Множественные копии полипептида, кодируемого геном, часто могут образовывать агрегат, называемый мультимером. Когда мультимер образуется из полипептидов, продуцируемых двумя разными мутантными аллелями конкретного гена, смешанный мультимер может проявлять большую функциональную активность, чем несмешанные мультимеры, образованные каждым из мутантов по отдельности. Когда смешанный мультимер демонстрирует повышенную функциональность по сравнению с несмешанными мультимерами, это явление называется внутригенной комплементацией . У человека аргининосукцинатлиаза (ASL) представляет собой гомотетрамерный фермент, который может подвергаться внутригенной комплементации. Нарушение ASL у людей может возникнуть в результате мутаций гена ASL , особенно мутаций, которые затрагивают активный центр тетрамерного фермента. Расстройство ASL связано со значительной клинической и генетической гетерогенностью, которая, как полагают, отражает обширную внутригенную комплементацию, возникающую у разных отдельных пациентов. [12] [13] [14]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Хеллгрен М., Кайзер С., де Хайдж С., Норберг А., Хёог Дж.О. (декабрь 2007 г.). «Сеть водородных связей в сорбитдегидрогеназе млекопитающих стабилизирует тетрамерное состояние и необходима для каталитической силы» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 64 (23): 3129–3138. дои : 10.1007/s00018-007-7318-1 . ПМЦ 11136444 . ПМИД 17952367 . S2CID 22090973 .
- ^ Долтон Дж., Тунгатт К., Ллойд А., Бьянки В., Тикер С.М., Тримби А. и др. (сентябрь 2015 г.). «Еще трюки с тетрамерами: практическое руководство по окрашиванию Т-клеток мультимерами пептид-MHC» . Иммунология . 146 (1): 11–22. дои : 10.1111/imm.12499 . ПМЦ 4552497 . ПМИД 26076649 .
- ^ «Термин GO: гомотетрамеризация белка» . Геном дрожжей. Архивировано из оригинала 27 сентября 2011 года . Проверено 14 мая 2011 г.
- ^ «Термин GO: гетеротетрамеризация белка» . Геном дрожжей. Архивировано из оригинала 27 сентября 2011 года . Проверено 14 мая 2011 г.
- ^ Ватанабэ М., Блобель Г. (апрель 1989 г.). «Цитозольный фактор, очищенный из Escherichia coli, необходим и достаточен для экспорта пребелка и является гомотетрамером SecB» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 86 (8): 2728–2732. Бибкод : 1989PNAS...86.2728W . дои : 10.1073/pnas.86.8.2728 . ПМК 286991 . ПМИД 2649892 .
- ^ Уоррен М.А., Кучарски Л.М., Винстра А., Ши Л., Грулич П.Ф., Магуайр М.Е. (июль 2004 г.). «Переносчик CorA Mg2+ является гомотетрамером» . Журнал бактериологии . 186 (14): 4605–4612. дои : 10.1128/JB.186.14.4605-4612.2004 . ПМК 438605 . ПМИД 15231793 .
- ^ Нили Дж.Д., Кристенсен Б.М., Нильсен С., Агре П. (август 1999 г.). «Геттеротетрамерный состав водных каналов аквапорина-4». Биохимия . 38 (34): 11156–11163. дои : 10.1021/bi990941s . ПМИД 10460172 .
- ^ Чанг Т.Х., Се Ф.Л., Ко Т.П., Тенг К.Х., Лян П.Х., Ван А.Х. (февраль 2010 г.). «Структура гетеротетрамерной геранилпирофосфатсинтазы из мяты (Menthapiperita) обнаруживает межсубъединичную регуляцию» . Растительная клетка . 22 (2): 454–467. дои : 10.1105/tpc.109.071738 . ПМК 2845413 . ПМИД 20139160 .
- ^ Сакаш Дж. Б., Кантровитц Э. Р. (сентябрь 2000 г.). «Вклад отдельных межцепных взаимодействий в стабилизацию состояний T и R аспартаттранскарбамоилазы Escherichia coli» . Журнал биологической химии . 275 (37): 28701–28707. дои : 10.1074/jbc.M005079200 . ПМИД 10875936 .
- ^ Фэйрхед М., Крндиджа Д., Лоу Э.Д., Ховарт М. (январь 2014 г.). «Сопряжение по принципу «подключи и работай» с помощью определенных двухвалентных стрептавидинов» . Журнал молекулярной биологии . 426 (1): 199–214. дои : 10.1016/j.jmb.2013.09.016 . ПМК 4047826 . ПМИД 24056174 .
- ^ Ховарт М., Чиннапен Д.Д., Герроу К., Доррестейн П.С., Гранди М.Р., Келлехер Н.Л. и др. (апрель 2006 г.). «Моновалентный стрептавидин с единственным фемтомолярным сайтом связывания биотина» . Природные методы . 3 (4): 267–273. дои : 10.1038/nmeth861 . ПМК 2576293 . ПМИД 16554831 .
- ^ Тернер М.А., Симпсон А., Макиннес Р.Р., Хауэлл П.Л. (август 1997 г.). «Человеческая аргининосукцинатлиаза: структурная основа внутригенной комплементации» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 94 (17): 9063–9068. Бибкод : 1997PNAS...94.9063T . дои : 10.1073/pnas.94.17.9063 . ПМК 23030 . ПМИД 9256435 .
- ^ Ю Б., Хауэлл П.Л. (октябрь 2000 г.). «Внутригенная комплементация, структура и функции аргининсукцинатлиазы» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 57 (11): 1637–1651. дои : 10.1007/PL00000646 . ПМЦ 11147086 . ПМИД 11092456 . S2CID 1254964 .
- ^ Ю Б., Томпсон Г.Д., Йип П., Хауэлл П.Л., Дэвидсон А.Р. (декабрь 2001 г.). «Механизмы внутригенной комплементации локуса аргининосукцинатлиазы человека». Биохимия . 40 (51): 15581–15590. дои : 10.1021/bi011526e . ПМИД 11747433 .