Прокариотический убиквитиноподобный белок
| Семейство белков, подобных щенку | |||
|---|---|---|---|
 Три прокариотических убиквитиноподобных белка (синий), связанных с протеасомальной АТФазой Mpa (красный | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | Щенок | ||
| Пфам | PF05639 | ||
| ИнтерПро | ИПР008515 | ||
| |||
Прокариотический убиквитиноподобный белок (Pup) представляет собой функциональный аналог убиквитина , обнаруженный в прокариотной Mycobacterium Tuberculosis . [ 1 ] Как и убиквитин, Pup служит для направления белков в протеасому для деградации в системе Pup-протеасома ( PPS ). Однако энзимология убиквитилирования и окукливания различна из-за их разного эволюционного происхождения. В отличие от трехэтапной реакции убиквитилирования, окукливание требует только двух стадий, и, следовательно, только два фермента в окуклировании участвуют . Ферменты, участвующие в окукловании, происходят от глутаминсинтетазы . [ нужна ссылка ]
Подобно убиквитину, Pup прикрепляется к специфическим лизина остаткам белков-субстратов изопептидными связями ; это называется окукливанием . Затем он распознается протеасомальной АТФазой Mycobacterium (Mpa) по механизму, который индуцирует сворачивание Pup. [ 2 ] Mpa доставляет белок-субстрат в протеасому для деградации за счет гидролиза АТФ.
Открытие Pup указывает на то, что, как и эукариоты , бактерии могут использовать модификатор небольшого размера для контроля стабильности белка.
из 64 аминокислот Ген Pup кодирует белок с молекулярным размером около 6,9 кДа . [ 3 ]
Pup — это внутренне неупорядоченный белок . [ 4 ] В 2010 году ученые из Брукхейвенской национальной лаборатории определили рентгеновскую кристаллическую структуру комплекса между Pup и его ферментом доставки Mpa 3M9D и обнаружили, что связывание Pup с Mpa индуцирует сворачивание уникальной альфа-спирали. [ 2 ]
о наличии гомологов Pup у видов бактерий, не относящихся к группе грамположительных бактерий. В 2017 г. сообщалось [ 5 ] Гомологи Pup были названы UBact (от Ubiquitin Bacterial), хотя не было доказано, что это различие филогенетически подтверждено отдельным эволюционным происхождением и не имеет экспериментальных подтверждений. [ 5 ] UBact является гомологом Pup и обнаруживается в нескольких типах грамотрицательных бактерий (Pup встречается преимущественно в типе грамположительных бактерий Actinomycetota ).
Убиквитин бактериальный
[ редактировать ]| Прокариотический убиквитиноподобный белок | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Символ | УБакт |
| ИнтерПро | ИПР037543 |
Бактериальный убиквитин (UBact) представляет собой белок, гомологичный убиквитиноподобному белку прокариот (Pup). UBact был недавно описан группой профессора Аарона Цехановера из Техниона , Израиль . [ 5 ]
Убиквитин был назван в честь его повсеместного присутствия среди эукариот , в то время как UBact («бактериальный убиквитин») встречается очень ограниченно среди огромного числа видов бактерий. [ 5 ] Термины «бактериальный убиквитин» и «прокариотический убиквитиноподобный белок» предполагают молекулярное сходство между убиквитином и UBact/Pup, которое в значительной степени отсутствует. [ 6 ] Хотя убиквитин в растворе принимает очень стабильную трехмерную структуру, [ 7 ] Было показано, что Pup принадлежит к группе внутренне неупорядоченных белков . [ 8 ] [ 9 ]
Установление термина UBact является спорным, поскольку на сегодняшний день не представлено экспериментальных доказательств, оправдывающих отличие UBact от Pup. [ 5 ] Термин UBact был обозначен потому, что несколько видов бактерий из типа Nitrospirae (где UBact был первоначально идентифицирован; например, Leptospirillum Ferriphilum ) содержат как Pup-протеасомную систему, так и Pup-протеасомную систему. [ 10 ] и новая система ORF-протеасом, которую необходимо было решить. [ 11 ] и поэтому был обозначен UBact. [ 5 ] Конъюгационно-протеасомные компоненты, соседствующие с локусами UBact и Pup у этих бактерий Nitrospirae, обнаруживают слабое сходство и, вероятно, не являются полностью избыточными. Рисунок 2 иллюстрирует различия между локусами UBact и Pup у представительной бактерии Nitrospirae Leptospirillum Ferrodiazotropum . Дальнейший анализ локуса UBact (а не Pup) у Leptospirillum Ferrodiazotropum выявил его существование и чрезвычайную консервативность среди нескольких типов грамотрицательных бактерий, как показано на рисунке 3.
Несмотря на большую разницу в последовательностях, UBact гомологичен Pup и имеет с ним несколько общих характеристик: (i) одинаковое геномное расположение в кластере генов, гомологичных Mpa -> Dop -> Pup/UBact -> PrcB -> PrcA - > PafA , (ii) С-концевая последовательность, которая заканчивается исключительно глутамином или глутаматом у разных видов бактерий, (iii) небольшой размер (аналогичный размеру убиквитина) и (iv) высокая консервативность последовательности на огромных эволюционных дистанциях (характеристика также у общий с убиквитином). Различия между UBact и Pup заключаются в их таксономическом распределении и аминокислотных последовательностях. В то время как Pup преимущественно встречается в грамположительном типе Actinomycetota , UBact был идентифицирован только у грамотрицательных бактерий из следующих пяти типов: Nitrospirota , Verrucomicrobiota , Armatimonadota , Nitrospinota и Planctomycetota . UBact также был идентифицирован в геномах нескольких бактерий Candidatus , в частности из подразделений-кандидатов « Ацетотермия », « Handelsmanbacteria». ", " Фразербактерии ", " Террибактерии ", " Порибактерии ", " Паркубактерии " и " Янофскибактерии ". [ 5 ] Что касается аминокислотной последовательности, в отличие от Pup и Ubiquitin , UBact не содержит диглицинового мотива на своем С-конце. Скорее, оно обычно заканчивается последовательностью R[T/S]G[E/Q] (см. рисунок 3).
Прошло почти десять лет с момента открытия Pup в 2008 году. [ 1 ] для идентификации UBact. Вероятно, это связано с различием аминокислотных последовательностей Pup и UBact, а также с тем, что было секвенировано очень мало бактерий из пяти типов, в которых обнаружен UBact. [ 5 ]
Бактерии из типов, в которых обнаружен UBact, взаимодействуют с людьми. [ 12 ] [ 13 ] и обнаружены в микробиоте кишечника человека. [ 14 ] В морских системах наиболее часто встречающиеся азотокисляющие бактерии относятся к UBact, кодирующему Nitrospina gracilis. [ 15 ] На основании накопленных знаний о системе Pup-протеасом и ее важности для устойчивости бактерий и способности вызывать заболевания. [ 16 ] [ 17 ] Ожидается, что гомологичная система UBact-протеасома будет оказывать аналогичное воздействие на грамотрицательные бактерии, где она обнаружена. Ожидается, что помимо людей, животные, такие как домашний скот и рыбы, которые питаются с земли или плавают в воде, будут постоянно подвергаться воздействию бактерий, содержащих UBact, в почве и воде соответственно.
С эволюционной точки зрения обнаружение системы UBact-протеасом у грамотрицательных бактерий предполагает, что либо системы Pup/UBact-протеасом развивались у бактерий до разделения на грамположительные и отрицательные клады более 3000 миллионов лет назад. [ 18 ] или что эти системы были приобретены различными бактериальными линиями посредством горизонтального переноса генов от третьего, пока неизвестного организма. В подтверждение второй возможности в геноме некультивируемого анаэробного метанотрофного архея были обнаружены два локуса UBact (ANME-1; локус CBH38808.1 и локус CBH39258.1 ). Существует больше возможностей.
Обновление: UBact также обнаружен в типе грамотрицательных бактерий Gemmatimonadota (например, A0A2E8WA32 , A0A2E3J6F7 , A0A2E7JSE3 ) в типе-кандидате « Latescibacteria » (ранее известном как WS3; например, A0A3D2RHP4 , A0A3D5FTR6 , A0A3D4H075) . и A0A3B8MMW3 ), в тип « Abditibacteriota » (ранее кандидатный тип FBP; например, A0A2S8SU03 ) и тип Candidatus Bipolaricaulota (например, H5SEU7 и H5SQ95 ).
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Пирс, MJ; Минцерис, Дж.; Феррейра, Дж.; Гиги, ИП; Дарвин, К.Х. (2008). «Убиквитиноподобный белок, участвующий в протеасомном пути микобактерий туберкулеза» . Наука . 322 (5904): 1104–1107. Бибкод : 2008Sci...322.1104P . дои : 10.1126/science.1163885 . ПМК 2698935 . ПМИД 18832610 .
- ^ Перейти обратно: а б Ван Т., Дарвин К.Х., Ли Х. (ноябрь 2010 г.). «Индуцированное связыванием сворачивание прокариотического убиквитиноподобного белка на протеасомальной АТФазе Mycobacterium нацелено на субстраты для деградации» . Структурная и молекулярная биология природы . 17 (11): 1352–7. дои : 10.1038/nsmb.1918 . ПМЦ 2988878 . ПМИД 20953180 .
- ^ Номер доступа к универсальному белковому ресурсу P9WHN4 для «Прокариотического убиквитиноподобного белка Pup» в UniProt .
- ^ Ляо С., Шан Ц, Чжан Икс, Чжан Дж, Сюй С, Ту Икс (2009). «Pup, прокариотический убиквитиноподобный белок, по своей сути является неупорядоченным белком» . Биохимический журнал . 422 (2): 207–215. дои : 10.1042/BJ20090738 . ПМИД 19580545 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Леманн Г., Удасин Р.Г., Ливне И., Чехановер А. (февраль 2017 г.). «Идентификация UBact, убиквитиноподобного белка, а также других гомологичных компонентов системы конъюгации и протеасомы у различных грамотрицательных бактерий». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 483 (3): 946–950. дои : 10.1016/j.bbrc.2017.01.037 . ПМИД 28087277 .
- ^ Делли К.Л., Мюллер А.У., Зиемски М., Вебер-Бан Э. (ноябрь 2017 г.). «Прокариотический убиквитиноподобный белок и его лигаза/делигазные ферменты [так в оригинале] ». Журнал молекулярной биологии . 429 (22): 3486–3499. дои : 10.1016/j.jmb.2017.04.020 . hdl : 20.500.11850/191988 . ПМИД 28478282 .
- ^ Виджай-Кумар С., Багг CE, Кук WJ (апрель 1987 г.). «Структура убиквитина, уточненная при разрешении 1,8 А». Журнал молекулярной биологии . 194 (3): 531–44. дои : 10.1016/0022-2836(87)90679-6 . ПМИД 3041007 .
- ^ Чен X, Соломон В.К., Кан Ю, Серда-Майра Ф, Дарвин К.Х., Уолтерс К.Дж. (сентябрь 2009 г.). «Прокариотический убиквитиноподобный белок «щенок» по своей природе неупорядочен» . Журнал молекулярной биологии . 392 (1): 208–17. дои : 10.1016/j.jmb.2009.07.018 . ПМЦ 2734869 . ПМИД 19607839 .
- ^ Ляо С., Шан Q, Чжан X, Чжан Дж, Сюй С, Ту X (август 2009 г.). «Pup, прокариотический убиквитиноподобный белок, представляет собой внутренне неупорядоченный белок». Биохимический журнал . 422 (2): 207–15. дои : 10.1042/BJ20090738 . ПМИД 19580545 .
- ^ «Убиквитиноподобный белок Pup [Leptospirillum Ferriphilum] — Белок — NCBI» .
- ^ «Убиквитиноподобный белок UBact [Leptospirillum Ferriphilum] — Белок — NCBI» .
- ^ Коварски М., Камунас-Солер Дж., Кертес М., Де Вламинк И., Ко В., Пан В. и др. (сентябрь 2017 г.). «Многочисленные неохарактеризованные и сильно различающиеся микробы, колонизирующие людей, обнаруживаются с помощью циркулирующей внеклеточной ДНК» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 114 (36): 9623–9628. дои : 10.1073/pnas.1707009114 . ПМК 5594678 . ПМИД 28830999 .
- ^ Дранкур М., Пребет Т., Агнатиос Р., Эдуард С., Кайру С., Генри М. и др. (сентябрь 2014 г.). «ДНК планктомицетов у пациентов с лихорадочной апластией, лейкемией, сыпью, диареей и микронодулярной пневмонией» . Журнал клинической микробиологии . 52 (9): 3453–5. дои : 10.1128/JCM.01207-14 . ПМК 4313204 . ПМИД 24920769 .
- ^ Дюбур Дж., Лажье Ж.К., Армугом Ф., Роберт С., Одоли Дж., Папазян Л., Рауль Д. (февраль 2013 г.). «Высокий уровень колонизации кишечника человека веррукомикробией после лечения антибиотиками широкого спектра действия». Международный журнал противомикробных средств . 41 (2): 149–55. дои : 10.1016/j.ijantimicag.2012.10.012 . ПМИД 23294932 .
- ^ Люкер С., Новка Б., Раттей Т., Шпик Э., Даймс Х. (2013). «Геном Nitrospina gracilis освещает метаболизм и эволюцию основного морского окислителя нитрита» . Границы микробиологии . 4 (27): 27. doi : 10.3389/fmicb.2013.00027 . ПМК 3578206 . ПМИД 23439773 .
- ^ Беккер С.Х., Дарвин К.Х. (март 2017 г.). «Бактериальные протеасомы: механистические и функциональные знания» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 81 (1): e00036–16. дои : 10.1128/MMBR.00036-16 . ПМЦ 5312241 . ПМИД 27974513 .
- ^ Эльхарар Ю., Рот З., Хехт Н., Роткопф Р., Халайла И., Гур Е (март 2016 г.). «Посттрансляционная регуляция скоординированной активности ферментов в системе Pup-протеасома» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 113 (12): Е1605-14. Бибкод : 2016PNAS..113E1605E . дои : 10.1073/pnas.1525185113 . ПМЦ 4812726 . ПМИД 26951665 .
- ^ Марин Дж, Баттистуци Ф.У., Браун AC, Хеджес С.Б. (февраль 2017 г.). «Древо времени прокариотов: новый взгляд на их эволюцию и видообразование» . Молекулярная биология и эволюция . 34 (2): 437–446. дои : 10.1093/molbev/msw245 . ПМИД 27965376 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- PupDB — база данных окупилированных белков и сайтов окукливания.