Семейство белков, связанных с циклазой
| CAP N-терминал | |||
|---|---|---|---|
 структура n-концевого домена ассоциированного с аденилатциклазой белка (кэп) из dictyostelium discoideum. | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | CAP_N | ||
| Пфам | PF01213 | ||
| ИнтерПро | ИПР013992 | ||
| PROSITE | PDOC00835 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 1с0п / СКОПе / СУПФАМ | ||
| |||
| CAP C-терминал | |||
|---|---|---|---|
 c-концевой домен белка, связанного с циклазой, где pro 505 заменен на ser (p505s) | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | CAP_C | ||
| Пфам | PF08603 | ||
| Пфам Клан | CL0391 | ||
| ИнтерПро | ИПР013912 | ||
| PROSITE | PDOC00835 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 1kq5 / SCOPe / СУПФАМ | ||
| |||
В молекулярной биологии семейство белков, связанных с циклазой (CAP), представляет собой семейство высококонсервативных актин-связывающих белков, присутствующих в широком спектре организмов, включая дрожжи, мух, растения и млекопитающие . CAP — это многофункциональные белки , содержащие несколько структурных доменов. CAP участвует в видоспецифичных сигнальных путях . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] У дрозофилы CAP участвует в Hedgehog глаз, опосредованном развитии , и в установлении ооцитов полярности . У Dictyostelium discoideum (социальная амеба) CAP участвует в микрофиламентов реорганизации вблизи плазматической мембраны регулируемым PIP2 образом и необходим для сохранения релейного сигнала цАМФ для организации формирования плодовых тел. У растений CAP участвует в путях растений, сигнальных необходимых для скоординированного расширения органов. У дрожжей CAP участвует в активации аденилатциклазы , а также в транспорте везикул и эндоцитозе . И у дрожжей , и у млекопитающих CAP, по-видимому, участвуют в рециркуляции G-актина мономеров из ADF/кофилинов для последующих раундов сборки филаментов . [ 6 ] [ 7 ] У млекопитающих есть два разных CAP ( CAP1 и CAP2 ), которые имеют 64% идентичности аминокислот .
Функция
[ редактировать ]Все CAP, по-видимому, содержат C-концевой актин -связывающий домен, который регулирует ремоделирование актина в ответ на клеточные сигналы и необходим для нормальной клеточной морфологии, деления клеток , роста и передвижения у эукариот . CAP напрямую регулирует динамику актиновых филаментов и участвует в ряде сложных онтогенетических и морфологических процессов, включая локализацию мРНК и установление полярности клеток . Актин существует как в виде глобулярных (G) (мономерных) субъединиц актина , так и в виде нитевидного (F) актина. В клетках актин циклически переключается между этими двумя формами. Белки , которые связывают F-актин, часто регулируют сборку F-актина и его взаимодействие с другими белками, тогда как белки, которые взаимодействуют с G-актином, часто контролируют доступность неполимеризованного актина.
Наиболее консервативным доменом CAP является домен CARP, связывающий ADP-G-актин, который способствует обмену нуклеотидов мономеров актина из ADP-состояния обратно в полимеризуемую АТФ-форму. [ 8 ] Недавно была определена кристаллическая структура домена CARP, связанного с АДФ-актином, что показало, что CAP имеют уникальный димерный способ связывания с обратной стороной мономеров АДФ-G-актина. [ 1 ] Судя по кристаллической структуре и биохимическим работам, С-конец домена CARP, по-видимому, важен в регуляции связывания мономеров ADP-G-актина с CAP и играет консервативную роль в обмене нуклеотидов на мономерах актина. Генетическая работа на Saccharomyches ceravisae показала, что обмен нуклеотидов, осуществляемый CAP, имеет решающее значение для нормальной организации актинового цитоскелета.
Второй уникальной функцией CAP в регуляции динамики актина является его способность специфически связываться с заостренными концами актиновых филаментов, декорированных кофилином. [ 9 ] и быстро ускоряют их деполимеризацию. [ 9 ] [ 10 ] Таким образом, CAP является специализированным белком, участвующим в рециркуляции мономеров актина, сначала быстро диссоциируя мономеры АДФ-актина от заостренного конца актиновых нитей, а затем одновременно управляя обменом нуклеотидов АДФ-АТФ, чтобы сделать мономеры актина способными к сборке.
Помимо связывания с актином, CAP могут выполнять дополнительные роли и действовать как бифункциональные белки. У Saccharomyces cerevisiae (пекарские дрожжи) CAP является компонентом аденилатциклазного комплекса (Cyr1p), который служит эффектором Ras во время нормальной передачи сигналов клетками . Функция CAP S. cerevisiae аденилатциклазы подвергаются воздействию заключается в том, что сайты связывания Ras, тем самым позволяя активировать аденилатциклазу регуляторными сигналами Ras. У Schizosaccharomyces pombe (делящиеся дрожжи) CAP также необходим для активности аденилатциклазы, но не через путь Ras. У обоих организмов N-концевой домен отвечает за активацию аденилатциклазы, но N-концы S. cerevisiae и S. pombe не могут дополнять друг друга. Дрожжевые CAP уникальны среди белков семейства CAP, поскольку они единственные, кто напрямую взаимодействует с аденилатциклазой и активирует ее. [ 11 ] S. cerevisiae CAP имеет четыре основных домена . В дополнение к N-концевому домену, взаимодействующему с аденилатциклазой, и C-концевому актин-связывающему домену он обладает двумя другими доменами: богатым пролином доменом, который взаимодействует с Src доменами гомологии 3 ( SH3 ) специфических белков, и домен, который отвечает за олигомеризацию CAP с образованием мультимерных комплексов (хотя олигомеризация, по-видимому, также затрагивает N- и C-концевые домены). домен Богатый пролином взаимодействует с профилином, белком, который катализирует обмен нуклеотидов на мономерах G-актина и способствует присоединению к зазубренным концам нитчатого F-актина. [ 6 ] Поскольку CAP может связывать профилин через богатый пролином домен и G-актин через C-концевой домен, было высказано предположение, что может образовываться тройной комплекс G-актин/CAP/профилин.
Структура
[ редактировать ]N-концевой домен имеет полностью альфа- структуру, состоящую из шести спиралей в пучке с левосторонним закручиванием и восходящей и восходящей топологией. [ 12 ]
С-концевой домен отвечает за связывание G-актина. Этот домен имеет суперспиральную структуру, в которой суперспирали витки состоят из двух бета-цепей каждый. [ 13 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Котила Т., Коган К., Энкави Г., Го С., Ваттулайнен И., Гуд Б.Л., Лаппалайнен П. (май 2018 г.). «Структурные основы перезарядки мономера актина белком, связанным с циклазой» . Природные коммуникации . 9 (1): 1892. Бибкод : 2018NatCo...9.1892K . дои : 10.1038/s41467-018-04231-7 . ПМЦ 5951797 . ПМИД 29760438 .
- ^ Хабберсти А.В., Моттилло Е.П. (апрель 2002 г.). «Белки, ассоциированные с циклазой: CAPacity для связи передачи сигнала и полимеризации актина» . Журнал ФАСЭБ . 16 (6): 487–99. дои : 10.1096/fj.01-0659рев . ПМИД 11919151 . S2CID 24648371 .
- ^ Дикс М.Дж., Родригес К., Диммок С., Кетелаар Т., Макивер С.К., Малхо Р., Хасси П.Дж. (август 2007 г.). «Arabidopsis CAP1 - ключевой регулятор организации и развития актина». Журнал клеточной науки . 120 (Часть 15): 2609–18. дои : 10.1242/jcs.007302 . ПМИД 17635992 . S2CID 24219034 .
- ^ Фриман Н.Л., Филд Дж. (февраль 2000 г.). «Гомолог млекопитающих белка, связанного с дрожжевой циклазой, CAP/Srv2p, регулирует сборку актиновых филаментов» . Подвижность клеток и цитоскелет . 45 (2): 106–20. doi : 10.1002/(SICI)1097-0169(200002)45:2<106::AID-CM3>3.0.CO;2-3 . ПМИД 10658207 .
- ^ Хофманн А., Хесс С., Ногель А.А., Шлейхер М., Влодавер А. (октябрь 2002 г.). «Кристаллизация белка, связанного с циклазой, из Dictyostelium discoideum» . Акта Кристаллографика Д. 58 (Часть 10, Часть 2): 1858–61. Бибкод : 2002AcCrD..58.1858H . дои : 10.1107/S0907444902013306 . ПМИД 12351838 .
- ^ Jump up to: а б Бертлинг Э., Кинтеро-Монзон О., Маттила П.К., Гуд Б.Л., Лаппалайнен П. (апрель 2007 г.). «Механизм и биологическая роль взаимодействия профилина-Srv2/CAP». Журнал клеточной науки . 120 (Часть 7): 1225–34. дои : 10.1242/jcs.000158 . ПМИД 17376963 . S2CID 23970944 .
- ^ Бертлинг Э., Хотулайнен П., Маттила П.К., Матилайнен Т., Салминен М., Лаппалайнен П. (май 2004 г.). «Связанный с циклазой белок 1 (CAP1) способствует индуцированной кофилином динамике актина в немышечных клетках млекопитающих» . Молекулярная биология клетки . 15 (5): 2324–34. дои : 10.1091/mbc.E04-01-0048 . ПМК 404026 . ПМИД 15004221 .
- ^ Морияма К., Яхара I (апрель 2002 г.). «Человеческий CAP1 является ключевым фактором в переработке кофилина и актина для быстрого обмена актина». Журнал клеточной науки . 115 (Часть 8): 1591–601. дои : 10.1242/jcs.115.8.1591 . ПМИД 11950878 .
- ^ Jump up to: а б Котила Т., Виоланд Х., Энкави Г., Коган К., Ваттулайнен И., Жегу А., Ромет-Лемонн Г., Лаппалайнен П. (22 ноября 2019 г.). «Механизм синергической деполимеризации актиновых нитей с заостренными концами с помощью белка, связанного с циклазой, и кофилина» . Природные коммуникации . 10 (1). 5320. Бибкод : 2019NatCo..10.5320K . дои : 10.1038/s41467-019-13213-2 . ПМК 6876575 . ПМИД 31757941 .
- ^ Шекхар С., Чунг Дж., Кондев Дж., Геллес Дж., Гуд Б.Л. (22 ноября 2019 г.). «Синергия между белком, связанным с циклазой, и кофилином ускоряет деполимеризацию актиновых нитей на два порядка» . Природные коммуникации . 10 (1). 5319. Бибкод : 2019NatCo..10.5319S . дои : 10.1038/s41467-019-13268-1 . ПМК 6876572 . ПМИД 31757952 .
- ^ Шима Ф, Окада Т, Кидо М, Сен Х, Танака Ю, Тамада М, Ху КД, Ямаваки-Катаока Ю, Кария К, Катаока Т (январь 2000 г.). «Ассоциация дрожжевой аденилатциклазы с циклазным белком CAP образует второй Ras-связывающий сайт, который опосредует его Ras-зависимую активацию» . Молекулярная и клеточная биология . 20 (1): 26–3 дои : 10.1128/mcb.20.1.26-33.2000 . ПМК 85033 . ПМИД 10594005 .
- ^ Ксиазек Д., Брандштеттер Х., Исраэль Л., Буренков Г.П., Качалова Г., Янссен К.П., Бартуник Х.Д., Ногель А.А., Шлейхер М., Холак Т.А. (сентябрь 2003 г.). «Структура N-концевого домена белка, ассоциированного с аденилатциклазой (CAP), из Dictyostelium discoideum» . Структура . 11 (9): 1171–8. дои : 10.1016/S0969-2126(03)00180-1 . ПМИД 12962635 .
- ^ Додатко Т., Федоров А.А., Гринберг М., Пацковский Ю., Розварский Д.А., Ярошевский Л., Аронов-Спенсер Е., Кондраскина Е., Ирвинг Т., Годзик А., Альмо С.С. (август 2004 г.). «Кристаллическая структура актинсвязывающего домена белка, связанного с циклазой». Биохимия . 43 (33): 10628–41. дои : 10.1021/bi049071r . ПМИД 15311924 .