Jump to content

АТФаза P-типа

Кальций АТФаза , состояние E2-Pi
Идентификаторы
Символ E1-E2_АТФаза
Пфам PF00122
ИнтерПро ИПР008250
PROSITE PDOC00139
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 1су4 / СКОПе / СУПФАМ
TCDB 3.А.3
Суперсемейство OPM 22
белок OPM 3b9b
Мембраном 224
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary

АТФазы P-типа , также известные как E1 , представляют - E2 АТФазы собой большую группу эволюционно родственных ионных и липидных насосов, которые обнаружены у бактерий , архей и эукариот . [ 1 ] P-типа АТФазы α-спирального пучка представляют собой первичные транспортеры , названные в зависимости от их способности катализировать ауто- (или само) фосфорилирование (следовательно, P) ключевого консервативного остатка аспартата внутри насоса и их источника энергии, аденозинтрифосфата (АТФ). Кроме того, все они, по-видимому, взаимно преобразуются по крайней мере между двумя различными конформациями, обозначенными E 1 и E 2 . [ 2 ] АТФазы P-типа относятся к суперсемейству АТФаз P-типа (P-АТФаза) ( TC# 3.A.3 ), которое по состоянию на начало 2016 года включает 20 различных семейств белков.

Большинство членов этого суперсемейства транспортеров катализируют захват и/или отток катионов, однако одно подсемейство, флипазы ( TC# 3.A.3.8 ), участвует в переворачивании фосфолипидов для поддержания асимметричной природы биомембраны .

У человека АТФазы Р-типа служат основой нервных импульсов , расслабления мышц, секреции и всасывания в почках , всасывания питательных веществ в кишечнике и других физиологических процессов. Яркими примерами АТФаз P-типа являются натриево-калиевый насос (Na + + -АТФаза), протонно-калиевый насос (H + + -АТФаза), кальциевый насос (Ca 2+ -АТФаза) и протонный насос плазматической мембраны (H + -АТФаза) растений и грибов.

Общая транспортная реакция

[ редактировать ]

Обобщенная реакция для АТФаз Р-типа:

нЛиганд 1 (внешний) + мЛиганд 2 (внутренний) + АТФ → нЛиганд 1 (входящий) + мЛиганд 2 (внешний) + АДФ + P i .

где лигандом может быть либо ион металла, либо молекула фосфолипида.

Открытие

[ редактировать ]

Первой открытой АТФазой Р-типа была Na. + + -АТФаза , которую нобелевский лауреат Йенс Кристиан Скоу выделил в 1957 году. [ 3 ] На + + -АТФаза была лишь первым членом большого и все еще растущего семейства белков (см. мотив Swiss-Prot Prosite PS00154 ).

Структура

[ редактировать ]

АТФазы Р-типа имеют одну каталитическую субъединицу массой 70–140 кДа. Каталитическая субъединица гидролизует АТФ, содержит сайт фосфорилирования аспартила и сайты связывания транспортируемого лиганда(ов) и катализирует транспорт ионов. Различные подсемейства АТФаз P-типа также нуждаются в дополнительных субъединицах для правильного функционирования. Дополнительные субъединицы, лишенные каталитической активности, присутствуют в АТФазных комплексах АТФаз P1A, P2A, P2C и P4. Например, каталитическая альфа-субъединица Na. + + -АТФаза состоит из двух дополнительных субъединиц, бета и гамма, участвующих в транспортировке, сворачивании и регуляции этих насосов. Первой кристаллизованной АТФазой P-типа была SERCA1a , сарко(эндо)плазматическая сеть Ca. 2+ -АТФаза быстросокращающихся мышц взрослого кролика . [ 4 ] Общепризнано, что структура SERCA1a является репрезентативной для суперсемейства АТФаз Р-типа. [ 5 ]

Каталитическая субъединица АТФаз Р-типа состоит из цитоплазматического участка и трансмембранного участка с сайтами связывания транспортируемого лиганда(ов). Цитоплазматический участок состоит из трех цитоплазматических доменов, обозначенных доменами P, N и A, содержащих более половины массы белка.

Мембранная секция

[ редактировать ]

Трансмембранный участок ( домен М ) обычно имеет десять трансмембранных спиралей (M1-M10), причем сайты связывания для транспортируемого лиганда (лигандов) расположены вблизи средней точки бислоя. Хотя большинство подсемейств имеют 10 трансмембранных спиралей, есть некоторые заметные исключения. Предполагается, что АТФазы P1A будут иметь 7, а большое подсемейство насосов тяжелых металлов (P1B) будет иметь 8 трансмембранных спиралей. Всего АТФазы P5 содержат 12 трансмембранных спиралей.

Общим для всех АТФаз P-типа является ядро ​​из 6 трансмембранных сегментов (также называемое «транспортным (Т) доменом»; M1-M6 в SERCA), которое содержит сайты связывания транслоцированных лигандов. Лиганд(ы) проникают через полуканал к месту связывания и выходят на другую сторону мембраны через другой полуканал.

В зависимости от АТФазы Р-типа различается дополнительное количество трансмембранных сегментов (также называемое «опорным (S) доменом», которое в зависимости от подсемейства колеблется от 2 до 6. Дополнительные трансмембранные сегменты, вероятно, обеспечивают структурную поддержку Т-домена и могут также имеют специализированные функции.

Домен фосфорилирования (P)

[ редактировать ]

Домен P содержит канонический остаток аспарагиновой кислоты, фосфорилируемый (в консервативном мотиве DKTGT; «D» представляет собой однобуквенное сокращение аминокислоты аспартат) во время реакционного цикла. Он состоит из двух частей, широко разделенных по порядку. Эти две части собираются в параллельный β-лист из семи нитей с восемью короткими связанными α-спиралями, образуя складку Россмана .

Паттерн сворачивания и расположение критических аминокислот для фосфорилирования в АТФазах P-типа имеют складку галоиддегалогеназы, характерную для суперсемейства галогенациддегалогеназы (HAD) , как и предсказывает гомология последовательностей. Суперсемейство HAD функционирует по общей теме образования сложного эфира аспартата по механизму реакции S N 2 . Эта реакция S N 2 отчетливо наблюдается в растворенной структуре SERCA с ADP плюс AlF 4 . [ 6 ]

Нуклеотидсвязывающий (N) домен

[ редактировать ]

Домен N служит встроенной протеинкиназой, которая фосфорилирует домен P. Домен N вставлен между двумя сегментами домена P и образован семинитевым антипараллельным β-листом между двумя пучками спирали. Этот домен содержит карман для связывания АТФ, направленный в сторону растворителя рядом с P-доменом.

Домен актуатора (A)

[ редактировать ]

Домен A служит встроенной протеинфосфатазой, которая дефосфорилирует фосфорилированный домен P. Домен А является наименьшим из трех цитоплазматических доменов. Он состоит из искаженной желеобразной структуры и двух коротких спиралей. Это актуаторный домен, модулирующий окклюзию транспортируемого лиганда(ов) в трансмембранных сайтах связывания, и он играет центральную роль в переносе энергии гидролиза АТФ в цитоплазматических доменах на векторный транспорт катионов в трансмембранном домене. Домен A дефосфорилирует домен P в рамках реакционного цикла с использованием высококонсервативного мотива TGES, расположенного на одном конце желейного рулета.

Нормативный (R) домен

[ редактировать ]

Некоторые члены семейства АТФаз P-типа имеют дополнительные регуляторные (R) домены, слитые с насосом. Насосы P1B тяжелых металлов могут иметь несколько N- и C-концевых доменов, связывающих тяжелые металлы , которые, как было обнаружено, участвуют в регуляции. P2B Ca 2+ АТФазы имеют аутоинбитирующие домены в своих амино-концевых (растения) или карбокси-концевых (животные) областях, которые содержат сайты связывания кальмодулина , который в присутствии Са 2+ , активирует АТФазы P2B, нейтрализуя терминальное ограничение. Протонные насосы плазматической мембраны P3A имеют С-концевой регуляторный домен, который в отсутствие фосфорилирования ингибирует перекачку.

Механизм

[ редактировать ]

Все АТФазы P-типа используют энергию, полученную из АТФ, для транспорта. Они образуют высокоэнергетический промежуточный продукт аспартил-фосфоангидрид в реакционном цикле и преобразуются между собой, по меньшей мере, между двумя различными конформациями, обозначенными E 1 и E 2 . Обозначение E 1 -E 2 происходит от первоначальных исследований этого семейства ферментов, проведенных на Na + + -АТФаза, где натриевая форма и калиевая форма обозначаются как Е 1 и Е 2 соответственно в «схеме Пост-Альберса». работает но , E1-E2 Доказано, что схема E1 E2 - существует более двух основных конформационных состояний. Обозначения подчеркивают селективность фермента . В E1 насос имеет высокое сродство к экспортированному субстрату и низкое сродство к импортированному субстрату. В E2 он имеет низкое сродство к экспортированному субстрату и высокое сродство к импортированному субстрату. Четыре основных состояния фермента образуют краеугольные камни реакционного цикла. В процессе реакции возникают несколько дополнительных промежуточных продуктов. Они называются E 1 ~P, E 2 P, E 2 -P* и E 1 /E 2 . [ 7 ]

Гидролиз АТФ происходит в цитоплазматической головке на границе между доменами N и P. Два сайта ионов Mg образуют часть активного сайта. Гидролиз АТФ тесно связан с транслокацией транспортируемого лиганда(ов) через мембрану на расстояние более 40 Å с помощью домена А.

Классификация

[ редактировать ]

Филогенетический анализ 159 последовательностей , проведенный в 1998 году Аксельсеном и Палмгреном, предположил, что АТФазы P-типа можно разделить на пять подсемейств (типов; обозначенных как P1-P5), основанных строго на консервативном ядре последовательностей, исключая сильно вариабельные N- и C-концевые части. регионы. [ 8 ] Чан и др. (2010) также проанализировали АТФазы P-типа во всех основных типах прокариот, для которых были доступны полные данные о последовательности генома, и сравнили результаты с результатами для эукариотических АТФаз P-типа. [ 9 ] Филогенетический эукариот из которого они были выделены, и показал, что диверсификация семейства АТФаз Р-типа произошла до разделения эубактерий , архей и анализ сгруппировал белки независимо от организма , . Это подчеркивает значимость этого семейства белков для выживания клеток в условиях стресса. [ 8 ]

P1 АТФазы

[ редактировать ]

АТФазы P1 (или АТФазы типа I) состоят из АТФаз переходных металлов/тяжелых металлов. Топологический тип I (тяжелые металлы) АТФазы Р-типа преобладают у прокариот (около десяти раз). [ 10 ]

P1A АТФазы (калиевые насосы)

[ редактировать ]

АТФазы P1A (или типа IA) участвуют в K + импорт ( TC# 3.A.3.7 ). Они являются атипичными АТФазами Р-типа, потому что, в отличие от других АТФаз Р-типа, они функционируют как часть гетеротетрамерного комплекса (называемого KdpFABC ), где фактический K + транспорт опосредован другим подкомпонентом комплекса.

P1B АТФазы (насосы тяжелых металлов)

[ редактировать ]

АТФазы P1B (или АТФазы типа IB) участвуют в транспорте мягких кислот Льюиса : Cu + , Аг + , С 2+ , Зн 2+ , компакт-диск 2+ , Пб 2+ и Ко 2+ (TC#s 3.A.3.5 и 3.A.3.6 ). Они являются ключевыми элементами устойчивости к металлам и гомеостаза металлов у широкого круга организмов.

Связывание металлов с трансмембранными сайтами связывания металлов (TM-MBS) в Cu + -АТФазы необходимы для фосфорилирования ферментов и последующего транспорта. Однако Ку + не имеет доступа к Cu + -АТФазы находятся в свободной ( гидратированной ) форме, но связаны с белком-шапероном . Доставка меди + от Archaeoglobus fulgidus Cu + -шаперон CopZ (см. TC# 3.A.3.5.7 ) к соответствующему Cu + -АТФаза CopA ( TC# 3.A.3.5.30 ) была изучена. [ 11 ] CopZ взаимодействовал и доставлял металл в N-концевые металлосвязывающие домены CopA (MBD). Cu + -нагруженные MBD, действуя как доноры металлов, не могли активировать CopA или усеченный CopA, не содержащий MBD. И наоборот, Cu + -нагруженный CopZ активировал CopA-АТФазу и конструкции CopA, в результате чего MBD оказались неспособными связывать Cu. + . Кроме того, в условиях безоборотности CopZ передал Cu + к TM-MBS CopA, в котором вообще отсутствуют MBD. Таким образом, MBD могут выполнять регуляторную функцию, не участвуя непосредственно в транспорте металлов, а шаперон доставляет Cu + непосредственно к местам трансмембранного транспорта Cu + -АТФазы. [ 11 ] Ву и др. (2008) определили структуру двух конструкций Cu (CopA)-насоса из Archaeoglobus fulgidus с помощью криоэлектронной микроскопии трубчатых кристаллов, что выявило общую архитектуру и доменную организацию молекулы. Они локализовали его N-концевой MBD в цитоплазматических доменах, которые используют гидролиз АТФ для управления транспортным циклом, и построили псевдоатомную модель, вписав существующие кристаллографические структуры в карты криоэлектронной микроскопии для CopA. Результаты также аналогичным образом указывают на Cu-зависимую регуляторную роль MBD. [ 12 ]

У Archaeoglobus fulgidus CopA ( TC# 3.A.3.5.7 ) инвариантные остатки в спиралях 6, 7 и 8 образуют два трансмембранных сайта связывания металлов (TM-MBS). Они связывают Cu + с высоким сродством в тригональной планарной геометрии. Цитоплазматическая Cu + шаперон CopZ передает металл непосредственно в ТМ-МБС; однако загрузка обоих TM-MBS требует связывания нуклеотидов с ферментом. В соответствии с классическим механизмом транспорта АТФаз Р-типа заселение обоих трансмембранных сайтов цитоплазматической Cu + является необходимым для фосфорилирования фермента и последующего транспорта в периплазматическую или внеклеточную среду. Исследования транспорта показали, что большая часть Cu + -АТФазы управляют цитоплазматической Cu + отток, хотя и с совершенно разными скоростями транспорта в соответствии с их различными физиологическими ролями. Архетипическая медь + -вытяжные насосы, ответственные за Cu + Толерантность, как и CopA Escherichia coli , имеет скорость оборота в десять раз выше, чем у тех, кто участвует в сборке купропротеина (или альтернативных функциях). Это объясняет неспособность последней группы вносить существенный вклад в отток металлов, необходимый для выживания в средах с высоким содержанием меди. Описаны структурные и механические детали функции АТФазы P-типа, транспортирующей медь. [ 13 ]

P2 АТФазы

[ редактировать ]

АТФазы P2 (или АТФазы типа II) делятся на четыре группы. Топологические АТФазы II типа (специфичные для Na + + , Ч + Что 2+ , мг 2+ и фосфолипиды) преобладают у эукариот (примерно в два раза). [ 10 ]

P2A-АТФазы (кальциевые насосы)

[ редактировать ]

АТФазы P2A (или АТФазы типа IIA) представляют собой Ca 2+ АТФазы , транспортирующие Ca 2+ . P2A-АТФазы делятся на две группы. Члены первой группы называются сарко/эндоплазматической сетью Са. 2+ -АТФазы (также называемые SERCA). Эти насосы имеют два Ca 2+ сайты связывания ионов и часто регулируются ингибирующими вспомогательными белками, имеющими один трансмембранный сегмент (например, фосфоламбан и сарколипин) . В клетке они расположены в саркоплазматическом или эндоплазматическом ретикулуме. SERCA1a представляет собой насос типа IIA. Вторая группа P2A-АТФазы называются секреторным путем Ca. 2+ -АТФазы (также называемые SPCA). Эти насосы имеют один Ca 2+ сайт связывания ионов и расположены в секреторных пузырьках (животные) или вакуолярной мембране (грибы). (TC# 3.A.3.2)

Кристаллические структуры кальциевых насосов саркоплазматической/эндоплазматической сети, управляемых АТФ, можно обнаружить в RCSB. [ 14 ]

SERCA1a состоит из цитоплазматического участка и трансмембранного участка с двумя Ca 2+ -связывающие сайты. Цитоплазматический участок состоит из трех цитоплазматических доменов, обозначенных доменами P, N и A, содержащих более половины массы белка. Трансмембранный участок имеет десять трансмембранных спиралей (M1-M10), из которых две Ca 2+ -сайты связывания, расположенные вблизи середины бислоя. Сайты связывания образованы карбонилами боковых цепей и основной цепи M4, M5, M6 и M8. M4 раскручивается в этой области из-за консервативного пролина (P308). Это раскручивание M4 признано ключевой структурной особенностью АТФаз P-типа.

Доступны структуры как для состояний E 1 E 2 , так и для состояний Ca. 2+ АТФаза, показывающая, что Ca 2+ связывание вызывает серьезные изменения во всех трех цитоплазматических доменах относительно друг друга. [ 15 ]

В случае SERCA1a энергия АТФ используется для транспортировки 2 Са. 2+ -ионы со стороны цитоплазмы в просвет саркоплазматической сети и контртранспортируют 1-3 протона в цитоплазму . Начиная с состояния E 1 /E 2 , реакционный цикл начинается, когда фермент высвобождает 1-3 протона из катион-лигирующих остатков в обмен на цитоплазматический Ca. 2+ -ионы. Это приводит к сборке сайта фосфорилирования между АТФ-связанным доменом N и доменом P, в то время как домен A управляет окклюзией связанного Ca. 2+ . В этом окклюзированном состоянии Ca 2+ ионы похоронены в белковой среде, не имея доступа ни к одной из сторон мембраны. Состояние Ca 2 E 1 ~P образуется в результате киназной реакции, при которой домен P фосфорилируется, образуя АДФ. Расщепление β-фосфодиэфирной связи высвобождает гамма-фосфат из АДФ и высвобождает домен N из домена P.

Затем это позволяет домену A вращаться в направлении места фосфорилирования, создавая прочную связь как с доменами P, так и с N. Это движение домена A оказывает давление вниз на M3-M4 и сопротивление M1-M2, заставляя насос открываться на просветной стороне и формируя состояние E 2 P. Во время этого перехода трансмембранный Ca 2+ -связывающие остатки раздвигаются, разрушая сайт связывания с высоким сродством. Это согласуется с общей моделью транслокации субстрата, показывающей, что энергия первичного транспорта используется не для связывания субстрата, а для его повторного высвобождения из скрытых противоионов. В то же время N-домен подвергается воздействию цитозоля и готов к обмену АТФ в сайте связывания нуклеотидов.

Как Ка 2+ диссоциируют на люминальную сторону, сайты связывания катионов нейтрализуются связыванием протонов, что делает закрытие трансмембранных сегментов благоприятным. Это закрытие связано с вращением вниз домена А и перемещением домена P, что затем приводит к состоянию окклюзии E 2 -P*. Тем временем домен N обменивает ADP на ATP.

Домен P дефосфорилируется доменом A, и цикл завершается, когда фосфат высвобождается из фермента, стимулируемый вновь связанным АТФ, в то время как цитоплазматический путь открывается для обмена протонов на два новых Ca. 2+ ионы. [ 7 ]

Сюй и др. предложил, как Ca 2+ связывание вызывает конформационные изменения в TMS 4 и 5 в мембранном домене (M), которые, в свою очередь, вызывают вращение домена фосфорилирования (P). [ 15 ] Домены, связывающие нуклеотиды (N) и β-лист (β), очень подвижны: N гибко связан с P, а β гибко связан с M. Моделирование грибкового H + АТФаза, основанная на структурах Ca 2+ насоса, предположили сопоставимое вращение N на 70° относительно P для доставки АТФ к месту фосфорилирования. [ 16 ]

В одном сообщении предполагается, что этот саркоплазматический ретикулум (SR) Ca 2+ АТФаза гомодимерна. [ 17 ]

Кристаллические структуры показали, что консервативная петля TGES Ca 2+ -АТФаза выделяется в состоянии Ca 2 E 1 , но встраивается в каталитический сайт в состояниях E 2 . [ 18 ] Антонисен и др. (2006) охарактеризовали кинетику частичных стадий реакции транспортного цикла и связывания фосфорильных аналогов BeF, AlF, MgF и ванадата у мутантов с изменениями консервативных остатков петли TGES. Данные предоставляют функциональные доказательства, подтверждающие роль Glu. 183 в активации молекулы воды, участвующей в дефосфорилировании E 2 P → E 2 , и предполагают прямое участие боковых цепей петли TGES в контроле и облегчении внедрения петли в каталитический сайт. Кроме того, взаимодействия петли TGES, по-видимому, способствуют ее отделению от каталитического сайта во время перехода E 2 → Ca 2 E 1 . [ 18 ]

Кристаллические структуры кальциевой АТФазы доступны в RCSB и включают: PDB : 4AQR , 2L1W , 2M7E , 2M73 и другие. [ 19 ]

P2B АТФазы (кальциевые насосы)

[ редактировать ]

P2B (или АТФазы типа IIB) представляют собой Ca 2+ АТФазы , транспортирующие Ca 2+ . Эти насосы имеют один Ca 2+ сайт связывания ионов и регулируется путем связывания кальмодулина с аутоингибирующими встроенными доменами, расположенными либо на карбокси-концевом (животные), либо на аминоконцевом (растения) конце белка-насоса. В клетке они расположены в плазматической мембране (животные и растения) и внутренних мембранах (растения). Плазматическая мембрана Ca 2+ -АТФаза (PMCA) животных представляет собой АТФазу P2B ( TC# 3.A.3.2 ).

P2C АТФазы (натрий/калий и протон/калий насосы)

[ редактировать ]

P2C-АТФазы (или Тип IIC) включают тесно родственные Na + + и Х + + АТФазы животных клеток. ( ТС# 3.A.3.1 )

Рентгеновская кристаллическая структура Na почки свиньи с разрешением 3,5 Å. + + -АТФазу определяли с двумя ионами рубидия, связанными в окклюдированном состоянии в трансмембранной части α-субъединицы. [ 20 ] Несколько остатков, образующих полость для окклюзии рубидия/калия в Na + + -АТФазы гомологичны тем, которые связывают кальций в Са. 2+ -АТФаза сарко(эндо)плазматического ретикулума. Карбокси -конец α-субъединицы содержится в кармане между трансмембранными спиралями и, по-видимому, является новым регуляторным элементом, контролирующим сродство к натрию, возможно, под влиянием мембранного потенциала .

Кристаллические структуры доступны в RCSB и включают: PDB : 4RES , 4RET , 3WGU , 3WGV и другие. [ 21 ]

P2D-АТФазы (натриевые насосы)

[ редактировать ]

P2D-АТФазы (или тип IID) включают небольшое количество Na. + (и К + ) экспортируют АТФазы, обнаруженные в грибах и мхах. (Грибок К + транспортеры; ТС# 3.A.3.9 )

P3 АТФазы

[ редактировать ]

АТФазы P3 (или АТФазы III типа) делятся на две группы.

P3A-АТФазы (протонные насосы)

[ редактировать ]

АТФазы P3A (или типа IIIA) содержат плазматическую мембрану H + -АТФазы прокариот, протистов, растений и грибов.

Плазматическая мембрана H + -АТФаза лучше всего охарактеризована в растениях и дрожжах. Поддерживает уровень внутриклеточного pH и трансмембранного потенциала . [ 22 ] Десять трансмембранных спиралей и три цитоплазматических домена определяют функциональную единицу АТФ-связанного транспорта протонов через плазматическую мембрану, а структура фиксируется в функциональном состоянии, ранее не наблюдавшемся у АТФаз Р-типа. Трансмембранный домен обнаруживает большую полость, которая, вероятно, заполнена водой и расположена около середины плоскости мембраны, где она выстлана консервативными гидрофильными и заряженными остатками. Транспорт протонов против высокого мембранного потенциала легко объяснить таким структурным устройством. [ 23 ]

P3B АТФазы (магниевые насосы)

[ редактировать ]

АТФазы P3B (или типа IIIB) предположительно относятся к Mg. 2+ -АТФазы обнаружены в эубактериях и растениях. Грибковый Н + транспортеры ( TC# 3.A.3.3 ) и Mg 2+ ( ТС# 3.A.3.4 )

P4 АТФазы (фосфолипидфлипазы)

[ редактировать ]

АТФазы P4 (или АТФазы IV типа) представляют собой флипазы, участвующие в транспорте фосфолипидов . [ 24 ] такие как фосфатидилсерин , фосфатидилхолин и фосфатидилэтаноламин . [ 25 ]

P5 АТФазы

[ редактировать ]

АТФазы P5 (или АТФазы типа V) имеют неизвестную специфичность. Эта большая группа встречается только у эукариот и делится еще на две группы.

P5A АТФазы

[ редактировать ]

АТФазы P5A (или типа VA) участвуют в регуляции гомеостаза в эндоплазматическом ретикулуме . [ 26 ]

P5B АТФазы

[ редактировать ]

АТФазы P5B (или типа VB) обнаруживаются в лизосомальной мембране животных. Мутации этих насосов связаны с множеством неврологических заболеваний. [ 27 ] [ 28 ]

Дальнейшая филогенетическая классификация

[ редактировать ]

Помимо перечисленных выше подсемейств АТФаз Р-типа, было идентифицировано несколько семейств прокариот с неизвестной функцией. [ 29 ] База данных классификации транспортеров предоставляет репрезентативный список членов суперсемейства P-АТФазы, которое по состоянию на начало 2016 года насчитывало 20 семейств. Члены суперсемейства P-АТФазы обнаружены у бактерий , архей и эукариот . Кластеризация на филогенетическом дереве обычно соответствует специфичности транспортируемого иона(ов).

У эукариот они присутствуют в плазматических мембранах или эндоплазматических ретикулярных мембранах. У прокариот они локализуются на цитоплазматических мембранах.

Позже были проанализированы АТФазы P-типа 26 видов эукариот. [ 10 ] [ 30 ]

Чан и др. (2010) провели эквивалентный, но более обширный анализ суперсемейства АТФаз P-типа у прокариот и сравнили их с таковыми у эукариот. Если одни семейства представлены у обоих типов организмов, то другие встречаются только у одного другого типа. Основными функциями прокариотических АТФаз Р-типа, по-видимому, являются защита от стрессовых условий окружающей среды. Только около половины семейств АТФаз Р-типа функционально охарактеризованы. [ 29 ]

Горизонтальный перенос генов

[ редактировать ]

Многие семейства АТФаз P-типа обнаружены исключительно у прокариот (например, Kdp-типа K + поглощение АТФаз (тип III) и все прокариотические функционально неохарактеризованные семейства АТФаз P-типа (FUPA), тогда как другие ограничены эукариотами (например, фосфолипидные флипазы и все 13 эукариотических семейств FUPA). [ 10 ] Горизонтальный перенос генов часто происходит среди бактерий и архей, которые имеют сходное распределение этих ферментов , но редко между большинством эукариотических царств и еще реже между эукариотами и прокариотами. В некоторых типах бактерий (например, Bacteroidota и Fusobacteriota ) приобретение и потеря генов АТФазы, а также горизонтальный перенос происходили редко, в отличие от большинства других типов бактерий. Некоторые семейства (т.е. АТФазы Kdp-типа) претерпели гораздо меньший горизонтальный перенос генов, чем другие прокариотические семейства, возможно, из-за их мультисубъединичных характеристик. Функциональные мотивы лучше сохраняются в разных семейных линиях, чем в разных организменных линиях, и эти мотивы могут быть специфичными для семейства, что облегчает функциональные предсказания. В некоторых случаях в результате слияния генов создавались АТФазы P-типа, ковалентно связанные с регуляторными каталитическими ферментами. В одном семействе (семейство FUPA 24) ген АТФазы I типа (N-концевой) слит с геном АТФазы II типа (C-концевой) с сохранением функции только последнего. Минимизация генома привела к преимущественной потере генов АТФазы P-типа. Чан и др. (2010) предположили, что у прокариот и некоторых одноклеточных эукариот основной функцией АТФаз Р-типа является защита от экстремальных стрессовых условий окружающей среды. Классификация АТФаз P-типа с неизвестной функцией на филогенетические семейства обеспечивает руководство для будущих молекулярно-биологических исследований. [ 9 ]

Человеческие гены

[ редактировать ]

Гены человека, кодирующие АТФазы P-типа или АТФазы P-типа, включают:

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Палмгрен М.Г., Ниссен П. (2011). «АТФазы P-типа» (PDF) . Анну. Преподобный Биофиз . 40 : 243–66. doi : 10.1146/annurev.biophys.093008.131331 . ПМИД   21351879 .
  2. ^ Педерсен П.Л., Карафоли Э (1987). «Ионно-моторные АТФазы. I. Распространенность, свойства и значение для клеточных функций». Тенденции биохимических наук . 12 : 146–50. дои : 10.1016/0968-0004(87)90071-5 .
  3. ^ СКОУ АО (февраль 1957 г.). «Влияние некоторых катионов на аденозинтрифосфатазу периферических нервов». Биохим. Биофиз. Акта . 23 (2): 394–401. дои : 10.1016/0006-3002(57)90343-8 . ПМИД   13412736 .
  4. ^ Тоёсима К., Накасако М., Номура Х., Огава Х. (июнь 2000 г.). «Кристаллическая структура кальциевого насоса саркоплазматической сети при разрешении 2,6 А». Природа . 405 (6787): 647–55. Бибкод : 2000Natur.405..647T . дои : 10.1038/35015017 . ПМИД   10864315 . S2CID   4316039 .
  5. ^ Стоукс Д.Л., Грин, Нью-Мексико (2003). «Строение и функция кальциевого насоса». Annu Rev Biophys Biomol Struct . 32 : 445–68. doi : 10.1146/annurev.biophys.32.110601.142433 . ПМИД   12598367 .
  6. ^ ПДБ : 1T5T ; Соренсен Т.Л., Мёллер Й.В., Ниссен П. (июнь 2004 г.). «Перенос фосфорила и окклюзия ионов кальция в кальциевом насосе». Наука . 304 (5677): 1672–5. Бибкод : 2004Sci...304.1672S . дои : 10.1126/science.1099366 . ПМИД   15192230 . S2CID   30576015 .
  7. ^ Перейти обратно: а б Олесен С., Пикард М., Винтер А.М. и др. (декабрь 2007 г.). «Структурные основы транспорта кальция кальциевым насосом». Природа . 450 (7172): 1036–42. Бибкод : 2007Natur.450.1036O . дои : 10.1038/nature06418 . ПМИД   18075584 . S2CID   4323780 .
  8. ^ Перейти обратно: а б Аксельсен КБ, Палмгрен МГ (январь 1998 г.). «Эволюция специфичности субстратов в суперсемействе АТФаз P-типа» . Дж. Мол. Эвол . 46 (1): 84–101. Бибкод : 1998JMolE..46...84A . дои : 10.1007/PL00006286 . ПМИД   9419228 . S2CID   10238525 . Архивировано из оригинала 15 сентября 2000 г. Проверено 10 июня 2009 г.
  9. ^ Перейти обратно: а б Чан, Генри; Бабаян, Вартан; Блюмин, Эля; Ганди, Чарми; Хак, Кунал; Хараке, Даниэль; Кумар, Крис; Ли, Перри; Ли, Цзе Т. (2010). «Суперсемейство АТФаз P-типа». Журнал молекулярной микробиологии и биотехнологии . 19 (1–2): 5–104. дои : 10.1159/000319588 . ПМИД   20962537 . S2CID   7316282 .
  10. ^ Перейти обратно: а б с д Тевер, Марк Д.; Младший, Милтон Х. Сайер (23 июня 2009 г.). «Биоинформационная характеристика АТФаз P-типа, закодированных в полностью секвенированных геномах 26 эукариот» . Журнал мембранной биологии . 229 (3): 115–130. дои : 10.1007/s00232-009-9176-2 . ISSN   0022-2631 . ПМК   2709905 . ПМИД   19548020 .
  11. ^ Перейти обратно: а б Гонсалес-Герреро, Мануэль; Аргуэльо, Хосе М. (22 апреля 2008 г.). «Механизм АТФаз, транспортирующих Cu+: растворимые шапероны Cu+ непосредственно переносят Cu+ в места трансмембранного транспорта» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (16): 5992–5997. Бибкод : 2008PNAS..105.5992G . дои : 10.1073/pnas.0711446105 . ISSN   1091-6490 . ПМК   2329688 . ПМИД   18417453 .
  12. ^ Ву, Чэнь-Чжоу; Райс, Уильям Дж.; Стоукс, Дэвид Л. (1 июня 2008 г.). «Структура медного насоса предполагает регулирующую роль его металлосвязывающего домена» . Структура . 16 (6): 976–985. дои : 10.1016/j.str.2008.02.025 . ISSN   0969-2126 . ПМК   2705936 . ПМИД   18547529 .
  13. ^ Мэн, Дэн; Брушвайлер-Ли, Лей; Чжан, Фэнли; Брюшвайлер, Рафаэль (18 августа 2015 г.). «Модуляция и функциональная роль ориентаций N- и P-доменов Cu+-транспортирующей АТФазы в ионно-транспортном цикле». Биохимия . 54 (32): 5095–5102. doi : 10.1021/acs.biochem.5b00420 . ISSN   1520-4995 . ПМИД   26196187 .
  14. ^ «Рксб Pdb» .
  15. ^ Перейти обратно: а б Сюй, Чен; Райс, Уильям Дж.; Он, Ваньчжун; Стоукс, Дэвид Л. (8 февраля 2002 г.). «Структурная модель каталитического цикла Са (2+)-АТФазы». Журнал молекулярной биологии . 316 (1): 201–211. дои : 10.1006/jmbi.2001.5330 . ISSN   0022-2836 . ПМИД   11829513 . S2CID   596014 .
  16. ^ Кюльбрандт, Вернер; Зеелен, Йохан; Дитрих, Йенс (6 сентября 2002 г.). «Структура, механизм и регуляция H +-АТФазы плазматической мембраны Neurospora» . Наука . 297 (5587): 1692–1696. Бибкод : 2002Sci...297.1692K . дои : 10.1126/science.1072574 . ISSN   1095-9203 . ПМИД   12169656 . S2CID   16320388 .
  17. ^ Ушимару, Макото; Фукусима, Ёсихиро (15 сентября 2008 г.). «Димерная форма Са2+-АТФазы участвует в транспорте Са2+ в саркоплазматическом ретикулуме» . Биохимический журнал . 414 (3): 357–361. дои : 10.1042/BJ20071701 . ISSN   1470-8728 . ПМИД   18471093 . S2CID   698714 .
  18. ^ Перейти обратно: а б Антонисен, Энн Нихольм; Клаузен, Йоханнес Д.; Андерсен, Йенс Петер (20 октября 2006 г.). «Мутационный анализ консервативной петли TGES Са2+-АТФазы саркоплазматического ретикулума» . Журнал биологической химии . 281 (42): 31572–31582. дои : 10.1074/jbc.M605194200 . ISSN   0021-9258 . ПМИД   16893884 .
  19. ^ «Рксб Pdb» .
  20. ^ Морт, Дж. Пребен; Педерсен, Бьёрн П.; Тоуструп-Йенсен, Мэдс С.; Соренсен, Томас Л.-М.; Петерсен, Янне; Андерсен, Йенс Петер; Вильсен, Бенте; Ниссен, Поль (13 декабря 2007 г.). «Кристаллическая структура натриево-калиевого насоса». Природа . 450 (7172): 1043–1049. Бибкод : 2007Nature.450.1043M . дои : 10.1038/nature06419 . ISSN   1476-4687 . ПМИД   18075585 . S2CID   4344526 .
  21. ^ «Рксб Pdb» .
  22. ^ Кюльбрандт, Вернер; Зеелен, Йохан; Дитрих, Йенс (6 сентября 2002 г.). «Структура, механизм и регуляция H +-АТФазы плазматической мембраны Neurospora» . Наука . 297 (5587): 1692–1696. Бибкод : 2002Sci...297.1692K . дои : 10.1126/science.1072574 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   12169656 . S2CID   16320388 .
  23. ^ Педерсен, Бьёрн П.; Бух-Педерсен, Мортен Дж.; Пребен Морт, Дж.; Палмгрен, Майкл Г.; Ниссен, Поль (13 декабря 2007 г.). «Кристаллическая структура протонного насоса плазматической мембраны». Природа . 450 (7172): 1111–1114. Бибкод : 2007Nature.450.1111P . дои : 10.1038/nature06417 . ISSN   0028-0836 . ПМИД   18075595 . S2CID   4413142 .
  24. ^ Ленуар Дж., Уильямсон П., Холтуис Дж. К. (декабрь 2007 г.). «О происхождении липидной асимметрии: обратная сторона ионного транспорта». Curr Opin Chem Biol . 11 (6): 654–61. дои : 10.1016/j.cbpa.2007.09.008 . hdl : 1874/26974 . ПМИД   17981493 .
  25. ^ Лопес-Маркес Р.Л., Поульсен Л.Р., Ханиш С., Мефферт К., Бух-Педерсен М.Дж., Якобсен М.К., Поморски Т.Г., Палмгрен М.Г. (2010). «Сигналы внутриклеточного нацеливания и детерминанты липидной специфичности комплекса ALA/ALIS P4-АТФаза находятся в каталитической альфа-субъединице ALA» . Мол Биол Клетка . 21 (5): 791–801. doi : 10.1091/mbc.E09-08-0656 . ПМК   2828965 . ПМИД   20053675 .
  26. ^ Соренсен Д.М., Холен Х.В., Холеманс Т., Вангелуве П., Палмгрен М.Г. (май 2014 г.). «На пути к определению субстрата орфанных P5A-АТФаз» (PDF) . Биохим. Биофиз. Минуты . 1850 (3): 524–35. дои : 10.1016/j.bbagen.2014.05.008 . ПМИД   24836520 .
  27. ^ Рамирес, А; Хаймбах, А; Грюндеманн, Дж; Стиллер, Б; Хэмпшир, округ Д; Сид, LP; Гебель, я; Мубайдин, А.Ф.; Врикат, А.Л.; Ропер, Дж; Ад-Дин, А; Хиллмер, AM; Карсак, М; Лисс, Б; Вудс, К.Г; Беренс, М.И.; Кубиш, К. (2006). «Наследственный паркинсонизм с деменцией вызван мутациями в ATP13A2, кодирующем лизосомальную АТФазу P-типа 5 типа». Природная генетика . 38 (10): 1184–91. дои : 10.1038/ng1884 . ПМИД   16964263 . S2CID   6502952 .
  28. ^ Ди Фонзо, А; Чиен, Х.Ф.; Сокал, М; Жирудо, С; Тассорелли, К; Иличето, Дж; Фаббрини, Дж; Маркони, Р; Финкати, Э; Аббруззезе, Г; Марини, П; Сквитьери, Ф; Хорстинк, М.В.; Монтанья, П; Либера, AD; Стокки, Ф; Голдвурм, С; Феррейра, Джей Джей; Меко, Дж; Мартиньони, Э; Лопиано, Л; Жардим, Л.Б.; Оостра, Б.А.; Барбоза, ER; Итальянская сеть генетики болезни Паркинсона; Бонифати, В. (2007). «Миссенс-мутации ATP13A2 при ювенильном паркинсонизме и болезни Паркинсона с молодым началом». Неврология . 68 (19): 1557–62. дои : 10.1212/01.wnl.0000260963.08711.08 . ПМИД   17485642 . S2CID   24070567 .
  29. ^ Перейти обратно: а б Чан, Генри; Бабаян, Вартан; Блюмин, Эля; Ганди, Чарми; Хак, Кунал; Хараке, Даниэль; Кумар, Крис; Ли, Перри; Ли, Цзе Т. (1 января 2010 г.). «Суперсемейство АТФаз p-типа». Журнал молекулярной микробиологии и биотехнологии . 19 (1–2): 5–104. дои : 10.1159/000319588 . ISSN   1660-2412 . ПМИД   20962537 . S2CID   7316282 .
  30. ^ Родригес-Наварро, Алонсо; Бенедикт, Бегоня (01 октября 2010 г.). «АТФаза оттока натрия или калия: АТФаза грибов, мохообразных и протозойных» . Биохимические и биофизические акты (ББА) – Биомембраны . 1798 (10): 1841–1853. дои : 10.1016/j.bbamem.2010.07.009 . ПМИД   20650263 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 428b2ff82b249fc5b09b241c6b2399e4__1718615040
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/42/e4/428b2ff82b249fc5b09b241c6b2399e4.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
P-type ATPase - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)