Мотивы Уокера

P-петля, содержащая нуклеозидтрифосфатгидролазу
P-петля, содержащая нуклеозидтрифосфатгидролазу
Идентификаторы
Символ	?
ИнтерПро	ИПР027417

Мотивы Уокера А и Уокера В мотивы представляют собой белковых последовательностей , которые, как известно, имеют высококонсервативные трехмерные структуры . Впервые о них сообщили в АТФ -связывающих белках Уокер и его коллеги в 1982 году. ^{[ 1 ]}

Из двух мотивов мотив A является основной «P-петлей», ответственной за связывание фосфата , тогда как мотив B представляет собой гораздо менее консервативную нижестоящую область. P-петля наиболее известна своим присутствием в АТФ- и ГТФ-связывающих белках, а также обнаруживается в различных белках с фосфорилированными субстратами. Основные линии включают: ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

RecA и роторная АТФ-синтаза / АТФазы (субъединицы α и β).
Нуклеиновые кислоты-зависимые АТФазы: геликазы , Swi2 и PhoH ( InterPro : IPR003714 )
Белки ААА
STAND-НТФазы, включая MJ, PH, AP и NACHT -АТФазы.
ABC - PilT АТФаза
Нуклеотидкиназы ( InterPro : IPR000850 )
Белки домена G : G-белки ( трансдуцин ), миозин .

Уокер Мотив

Выравнивание мутантов A59G H-Ras в комплексе с GppNHp (зеленый рисунок) и GDP (голубой рисунок). Основная цепь P-петли показана красным, Mg ²⁺ ион в виде зеленой сферы, а боковые цепи аминокислот K16 и S17 показаны в виде палочек.

Мотив Уокера А , также известный как петля Уокера , или Р-петля , или фосфатсвязывающая петля , представляет собой мотив в белках , который связан со связыванием фосфата . Мотив имеет структуру Gx(4)-GK-[TS], где G, K, T и S обозначают остатки глицина , лизина , треонина и серина соответственно, а x обозначает любую аминокислоту . Он присутствует во многих АТФ или ГТФ белках, использующих β-фосфат нуклеотида . ; связывается Остаток лизина (K ) в мотиве Уокера А вместе с атомами NH основной цепи имеют решающее значение для связывания нуклеотидов . ^{[ 6 ]} Это богатая глицином петля, которой предшествует бета-цепь и за которой следует альфа-спираль ; эти особенности обычно являются частью домена α/β с четырьмя нитями, зажатыми между двумя спиралями с каждой стороны. Фосфатные группы нуклеотида ион также координированы с двухвалентным катионом, таким как магния , кальция или марганца (II). ^{[ 7 ]}

Помимо консервативного лизина, особенностью P-петли, используемой при связывании фосфата, является составное гнездо LRLR. ^{[ 8 ]} включающий четыре остатка xxGK, как указано выше, атомы основной цепи которого образуют вогнутость размером с фосфат с группами NH, направленными внутрь. Показано, что синтетический гексапептид СГАГКТ ^{[ 9 ]} прочно связывать неорганический фосфат; поскольку такой короткий пептид не образует альфа-спирали , это предполагает, что именно гнездо, а не расположение на N-конце спирали, является основной особенностью связывания фосфата.

При гидролизе нуклеотидов петля существенно не меняет конформацию белка , но остается связанной с остальными фосфатными группами. Было показано, что A-связывание мотива Уокера вызывает структурные изменения в связанном нуклеотиде в соответствии с моделью индуцированного соответствия ферментативного связывания . ^{[ нужна ссылка ]}

Подобные складки

PTP ( протеин-тирозинкиназные фосфатазы ), которые катализируют гидролиз неорганического фосфата из остатка фосфотирозина (обратная тирозинкиназной реакции), содержат мотив, который сворачивается в структуру, подобную P-петле, с аргинином вместо консервативного лизина. . Консервативной последовательностью этого мотива является Cx(5)-R-[ST], где C и R обозначают цистеина и аргинина соответственно. остатки ^{[ 10 ]}

пиридоксальфосфат (PLP), использующий такие ферменты, как цистеинсинтаза, напоминает P-петлю. Говорят, что ^{[ нужна ссылка ]}

А-петля

А-петля ( ароматический остаток, взаимодействующий с адениновым кольцом АТФ) относится к консервативным ароматическим аминокислотам , необходимым для связывания АТФ и обнаруженным примерно в 25 аминокислотах выше мотива Уокера А в подмножестве белков P-петли. ^{[ 11 ]}

Мотив Walker B

Мотив Уокера B представляет собой мотив в большинстве белков P-петли, расположенный значительно ниже A-мотива. Сообщалось, что консенсусная последовательность этого мотива представляет собой [RK]-x(3)-Gx(3)-LhhhD, где R, K, G, L и D обозначают остатки аргинина , лизина , глицина , лейцина и аспарагиновой кислоты соответственно. x представляет собой любую из 20 стандартных аминокислот, а h обозначает гидрофобную аминокислоту. ^{[ 1 ]} Этот мотив был изменен на hhhhDE, где E обозначает остаток глутамата . ^{[ 6 ]} Аспартат обнаруженных и глутамат также составляют часть мотивов DEAD/DEAH, в хеликазах . Остаток аспартата координирует ионы магния, а глутамат необходим для гидролиза АТФ . ^{[ 6 ]} Существует значительная вариабельность последовательности этого мотива, причем единственным инвариантным признаком является отрицательно заряженный остаток после участка объемных гидрофобных аминокислот. ^{[ 12 ]}

Эволюционные связи

Существует гипотеза, что фосфатсвязывающий мотив Уокера А может быть эволюционно связан с фосфатсвязывающим мотивом складки Россмана из-за общих принципов расположения петли связывания между первой β-цепью и α-спиралью в сэндвич-складке αβα. и расположение функционально важного аспартата на кончике второй β-цепи. ^{[ 13 ]}

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Уокер Дж. Э., Сарасте М., Рансуик М. Дж., Гей, Нью-Джерси (1982). «Отдаленно родственные последовательности в альфа- и бета-субъединицах АТФ-синтазы, миозина, киназ и других АТФ-требующих ферментов и общая складка, связывающая нуклеотиды» . Журнал ЭМБО . 1 (8): 945–951. дои : 10.1002/j.1460-2075.1982.tb01276.x . ПМК 553140 . ПМИД 6329717 .
^ Лейпе Д.Д., Вольф Ю.И., Кунин Е.В., Аравинд Л. (март 2002 г.). «Классификация и эволюция ГТФаз P-петли и родственных АТФаз» . Журнал молекулярной биологии . 317 (1): 41–72. дои : 10.1006/jmbi.2001.5378 . ПМИД 11916378 .
^ Страйер Л., Берг Дж.М., Тимочко Дж.Л. (2002). Биохимия . Сан-Франциско: WH Freeman. ISBN 0-7167-4684-0 .
^ Рамакришнан С., Дэни В.С., Рамасарма Т. (октябрь 2002 г.). «Конформационный анализ мотива А Уокера [GXXXXGKT (S)] в нуклеотидсвязывающих и других белках» . Белковая инженерия . 15 (10): 783–798. дои : 10.1093/протеин/15.10.783 . ПМИД 12468712 .
^ Сарасте М., Сиббальд П.Р., Виттингхофер А. (ноябрь 1990 г.). «Р-петля - общий мотив в АТФ- и ГТФ-связывающих белках». Тенденции биохимических наук . 15 (11): 430–434. дои : 10.1016/0968-0004(90)90281-ф . ПМИД 2126155 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Хэнсон П.И., Уайтхарт SW (июль 2005 г.). «Белки ААА+: есть двигатель, будет работать». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 6 (7): 519–529. дои : 10.1038/nrm1684 . ПМИД 16072036 . S2CID 27830342 .
^ Бугреев Д.В., Мазин А.В. (июль 2004 г.). «Ca2+ активирует белок гомологичной рекомбинации человека Rad51, модулируя его АТФазную активность» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (27): 9988–9993. Бибкод : 2004PNAS..101.9988B . дои : 10.1073/pnas.0402105101 . ПМК 454202 . ПМИД 15226506 .
^ Уотсон Дж. Д., Милнер-Уайт Э. Дж. (январь 2002 г.). «Новый сайт связывания анионов в белках: гнездо. Особая комбинация значений phi,psi в последовательных остатках приводит к появлению сайтов связывания анионов, которые встречаются обычно и часто встречаются в функционально важных областях». Журнал молекулярной биологии . 315 (2): 171–182. дои : 10.1006/jmbi.2001.5227 . ПМИД 11779237 .
^ Бьянки А., Джорджи С., Руцца П., Тониоло С., Милнер-Уайт Э.Дж. (май 2012 г.). «Показано, что синтетический гексапептид, напоминающий белковое гнездо P-петли, связывает неорганический фосфат». Белки . 80 (5): 1418–1424. дои : 10.1002/прот.24038 . ПМИД 22275093 . S2CID 5401588 .
^ Чжан М., Штауффахер К.В., Лин Д., Ван Эттен Р.Л. (август 1998 г.). «Кристаллическая структура низкомолекулярной фосфотирозилфосфатазы человека. Влияние на специфичность субстрата» . Журнал биологической химии . 273 (34): 21714–21720. дои : 10.1074/jbc.273.34.21714 . ПМИД 9705307 .
^ Амбудкар С.В., Ким И.В., Ся Д., Сауна З.Е. (февраль 2006 г.). «А-петля, новый консервативный субдомен ароматической кислоты, расположенный выше мотива Уокера А в транспортерах ABC, имеет решающее значение для связывания АТФ» . Письма ФЭБС . 580 (4): 1049–1055. дои : 10.1016/j.febslet.2005.12.051 . ПМИД 16412422 .
^ Кунин Е.В. (июнь 1993 г.). «Общий набор консервативных мотивов в огромном разнообразии предполагаемых АТФаз, зависимых от нуклеиновых кислот, включая белки MCM, участвующие в инициации репликации эукариотической ДНК» . Исследования нуклеиновых кислот . 21 (11): 2541–2547. дои : 10.1093/нар/21.11.2541 . ПМК 309579 . ПМИД 8332451 .
^ Лонго Л.М., Яблоньска Дж., Вьяс П., Канаде М., Колодный Р., Бен-Тал Н., Тауфик Д.С. (декабрь 2020 г.). Дин С.М., Баудкер О. (ред.). «О появлении P-петли NTPазы и ферментов Россмана из предкового фрагмента бета-альфа-бета» . электронная жизнь . 9 : е64415. doi : 10.7554/eLife.64415 . ПМЦ 7758060 . ПМИД 33295875 .

Внешние ссылки

[pmid6329717-1] Jump up to: ^а ^б Уокер Дж. Э., Сарасте М., Рансуик М. Дж., Гей, Нью-Джерси (1982). «Отдаленно родственные последовательности в альфа- и бета-субъединицах АТФ-синтазы, миозина, киназ и других АТФ-требующих ферментов и общая складка, связывающая нуклеотиды» . Журнал ЭМБО . 1 (8): 945–951. дои : 10.1002/j.1460-2075.1982.tb01276.x . ПМК 553140 . ПМИД 6329717 .

[pmid11916378-2] Лейпе Д.Д., Вольф Ю.И., Кунин Е.В., Аравинд Л. (март 2002 г.). «Классификация и эволюция ГТФаз P-петли и родственных АТФаз» . Журнал молекулярной биологии . 317 (1): 41–72. дои : 10.1006/jmbi.2001.5378 . ПМИД 11916378 .

[isbn0-7167-4684-0-3] Страйер Л., Берг Дж.М., Тимочко Дж.Л. (2002). Биохимия . Сан-Франциско: WH Freeman. ISBN 0-7167-4684-0 .

[4] Рамакришнан С., Дэни В.С., Рамасарма Т. (октябрь 2002 г.). «Конформационный анализ мотива А Уокера [GXXXXGKT (S)] в нуклеотидсвязывающих и других белках» . Белковая инженерия . 15 (10): 783–798. дои : 10.1093/протеин/15.10.783 . ПМИД 12468712 .

[pmid2126155-5] Сарасте М., Сиббальд П.Р., Виттингхофер А. (ноябрь 1990 г.). «Р-петля - общий мотив в АТФ- и ГТФ-связывающих белках». Тенденции биохимических наук . 15 (11): 430–434. дои : 10.1016/0968-0004(90)90281-ф . ПМИД 2126155 .

[pmid16072036-6] Jump up to: ^а ^б ^с Хэнсон П.И., Уайтхарт SW (июль 2005 г.). «Белки ААА+: есть двигатель, будет работать». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 6 (7): 519–529. дои : 10.1038/nrm1684 . ПМИД 16072036 . S2CID 27830342 .

[7] Бугреев Д.В., Мазин А.В. (июль 2004 г.). «Ca2+ активирует белок гомологичной рекомбинации человека Rad51, модулируя его АТФазную активность» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (27): 9988–9993. Бибкод : 2004PNAS..101.9988B . дои : 10.1073/pnas.0402105101 . ПМК 454202 . ПМИД 15226506 .

[8] Уотсон Дж. Д., Милнер-Уайт Э. Дж. (январь 2002 г.). «Новый сайт связывания анионов в белках: гнездо. Особая комбинация значений phi,psi в последовательных остатках приводит к появлению сайтов связывания анионов, которые встречаются обычно и часто встречаются в функционально важных областях». Журнал молекулярной биологии . 315 (2): 171–182. дои : 10.1006/jmbi.2001.5227 . ПМИД 11779237 .

[9] Бьянки А., Джорджи С., Руцца П., Тониоло С., Милнер-Уайт Э.Дж. (май 2012 г.). «Показано, что синтетический гексапептид, напоминающий белковое гнездо P-петли, связывает неорганический фосфат». Белки . 80 (5): 1418–1424. дои : 10.1002/прот.24038 . ПМИД 22275093 . S2CID 5401588 .

[pmid9705307-10] Чжан М., Штауффахер К.В., Лин Д., Ван Эттен Р.Л. (август 1998 г.). «Кристаллическая структура низкомолекулярной фосфотирозилфосфатазы человека. Влияние на специфичность субстрата» . Журнал биологической химии . 273 (34): 21714–21720. дои : 10.1074/jbc.273.34.21714 . ПМИД 9705307 .

[pmid16412422-11] Амбудкар С.В., Ким И.В., Ся Д., Сауна З.Е. (февраль 2006 г.). «А-петля, новый консервативный субдомен ароматической кислоты, расположенный выше мотива Уокера А в транспортерах ABC, имеет решающее значение для связывания АТФ» . Письма ФЭБС . 580 (4): 1049–1055. дои : 10.1016/j.febslet.2005.12.051 . ПМИД 16412422 .

[pmid8332451-12] Кунин Е.В. (июнь 1993 г.). «Общий набор консервативных мотивов в огромном разнообразии предполагаемых АТФаз, зависимых от нуклеиновых кислот, включая белки MCM, участвующие в инициации репликации эукариотической ДНК» . Исследования нуклеиновых кислот . 21 (11): 2541–2547. дои : 10.1093/нар/21.11.2541 . ПМК 309579 . ПМИД 8332451 .

[13] Лонго Л.М., Яблоньска Дж., Вьяс П., Канаде М., Колодный Р., Бен-Тал Н., Тауфик Д.С. (декабрь 2020 г.). Дин С.М., Баудкер О. (ред.). «О появлении P-петли NTPазы и ферментов Россмана из предкового фрагмента бета-альфа-бета» . электронная жизнь . 9 : е64415. doi : 10.7554/eLife.64415 . ПМЦ 7758060 . ПМИД 33295875 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]