✖


Jump to content

Мальтозосвязывающий белок

Периплазматический белок, связывающий мальтозу/мальтодекстрин
Мальтозосвязывающий белок из Escherichia coli со связанной молекулой сахара, показанной в виде красных сфер, из PDB : 1FQC . [1]
Идентификаторы
Организм кишечная палочка
Символ Мужской
ЮниПрот P0AEX9
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro

Мальтозосвязывающий белок ( MBP ) является частью мальтоза / мальтодекстрин системы Escherichia coli , которая отвечает за поглощение и эффективный катаболизм мальтодекстринов. Это сложная регуляторная и транспортная система, включающая множество белков и белковых комплексов. MBP имеет приблизительную молекулярную массу 42,5 килодальтон .

Структура и складывание

[ редактировать ]

MBP кодируется MaleE геном Escherichia coli . Ген malE кодирует полипептид-предшественник (396 аминокислотных остатков), который дает зрелый MBP (370 остатков) при расщеплении NH 2 -концевого удлинения (26 остатков). Предшественник и зрелые формы ОБМ не содержат остатков цистеина . [2]

MBP представляет собой мономерный белок. Кристаллические структуры показали, что MBP разделен на два отдельных глобулярных домена , соединенных тремя короткими полипептидными сегментами. Два домена разделены глубокой бороздкой, в которой находится сайт связывания мальтозы/мальтодекстрина. Сравнение структур лигандированной и нелигандированной форм MBP показало, что связывание мальтозы вызывает серьезное конформационное изменение , которое закрывает бороздку за счет жесткого движения двух доменов вокруг связывающего полипептидного шарнира. [3] [4]

Как предшественники, так и зрелые формы MBP функциональны для связывания мальтозы. [5] Удлинение NH2 - конца снижает скорость сворачивания формы-предшественника ОБМ относительно его зрелой формы по меньшей мере в 5 раз, но не влияет на скорость разворачивания. [6] [7] Равновесное разворачивание ОБМ можно смоделировать двухуровневым механизмом со стабильностью ∆G(H 2 O), равной 9,45 ккал моль. −1 при 25 °C, pH 7,6. [8]

Локализация и экспорт

[ редактировать ]

MBP экспортируется в периплазматическое пространство E. coli . [9] NH2 - концевое удлинение MBP, также называемое сигнальным пептидом , выполняет две роли: (i) оно замедляет сворачивание вновь синтезированного полипептида и (ii) направляет этот полипептид к мембране и транслокону SecYEG . После сворачивания предшественник больше не может вступать в путь транслокации. [10] Введение заряженного аминокислотного остатка или остатка пролина в гидрофобное ядро ​​сигнального пептида достаточно для блокирования экспорта. [11] Дефектный экспорт мутантных MBP согласуется с альфа-спиральной конформацией и гидрофобными взаимодействиями сигнального пептида при его взаимодействии с транслокон-моторным белком SecA . [12] [13] [14]

Контроль выражения

[ редактировать ]

Ген malE , кодирующий MBP, принадлежит к Mal-регулону E. coli , который состоит из десяти генов, продукты которых предназначены для эффективного поглощения и использования мальтозы и мальтодекстринов . Все гены, участвующие в транспорте мальтозы/мальтодекстрина, включая malE , сгруппированы в malB регионе E. coli и организованы в два расходящихся оперона : malE-malF-malG и malK-lamB . [15] Сайты начала транскрипции на MalaEp и MalKp промоторах расположены на расстоянии 271 пары оснований. [16]

Промоторы malEp и malKp синергически активируются белком MalT, активатором Mal-регулона, и белком CRP рецептора цАМФ . Эта активация представляет собой совмещенный процесс, который включает в себя переход от malEp к malKp : два сайта связывания MalT; три сайта связывания CRP и два перекрывающихся набора из трех сайтов связывания MalT, расположенных в шахматном порядке на три пары оснований. [16] [17] [18] Активация транскрипции требует связывания аденозинтрифосфата (АТФ) и мальтотриозы с MalT и связывания циклического АМФ с димером СРБ. [19] Нелигандная форма MalT является мономерной, тогда как ее лигандная форма в присутствии АТФ и мальтотриозы является олигомерной. [20]

Использование в качестве белкового и пептидного вектора.

[ редактировать ]

MBP используется для увеличения растворимости рекомбинантных белков, экспрессируемых в E. coli . В этих системах интересующий белок часто экспрессируется как слитый белок MBP , предотвращая агрегацию интересующего белка. Механизм, с помощью которого ОБМ увеличивает растворимость, недостаточно изучен. Кроме того, MBP сам по себе может использоваться в качестве аффинной метки для очистки рекомбинантных белков. Гибридный белок связывается со амилозы столбцами , в то время как все остальные белки проходят через него. Слитый белок MBP-белок можно очистить, элюируя колонку мальтозой. После получения слитого белка в очищенной форме интересующий белок часто отщепляется от ОБМ с помощью специфической протеазы и затем может быть отделен от ОБМ с помощью аффинной хроматографии .

Первое исследование связи между структурой и функциями ОБМ было проведено путем случайной вставки короткого фрагмента ДНК, кодирующего BamHI сайт рестрикции , в ген malE . Некоторые из вставок влияли на функции ОБМ, тогда как другие были разрешающими. [21] [22] Пермиссивные сайты, которые были внутренними по отношению к MBP, использовались для встраивания антигенных пептидов и воздействия на иммунный ответ у мышей. [23] Концевые вставки 3'-ОН были использованы для создания слитых белков и разработки использования MBP в качестве аффинного маркера для очистки чужеродных белков и пептидов с помощью аффинной хроматографии на поперечно-сшитой амилозе и элюирования мальтозой в мягких физико-химических условиях. [24] [25] Было разработано несколько плазмидных векторов для облегчения экспрессии и очистки таких слитых белков. [26]

Когда рекомбинантный MBP включает сигнальный пептид , слитый белок может экспортироваться в периплазматическое пространство , что облегчает его очистку, поскольку периплазматическая жидкость содержит лишь ограниченное количество белков и может быть восстановлена ​​либо путем осмотического шока , либо путем пермеабилизации бактериальной среды. внешнюю мембрану антибиотиками , такими как полимиксин B. Такой экспорт слитого белка в периплазматическое пространство обеспечивает образование дисульфидных связей в белке-пассажире, например во фрагментах антител . [27] [28] Чужеродные белки, которые экспортируются или секретируются в нативном организме, обычно могут быть экспортированы в периплазму E. coli путем слияния с ОБМ. Примеры цитоплазматических белков, которые можно экспортировать путем слияния с MBP, включают мономерную полимеразу Кленова и димерный белок гена V фага М13 . [24] [29] Когда рекомбинантный MBP включает дефектный сигнальный пептид или не содержит его, слитый белок остается в бактериальной цитоплазме , откуда его можно извлечь путем вскрытия клеток .

Слияние белков с ОБМ обычно повышает их растворимость и облегчает их правильное сворачивание, поэтому слитые белки чаще всего являются бифункциональными. [24] [30] Кроме того, такие слияния могут облегчить кристаллизацию сложных белков, например мембранных белков. Структуру кристаллизованного белка часто можно решить с помощью рентгеновской кристаллографии с использованием молекулярной замены в известной структуре MBP. [31]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Дуань, Сяоцюнь; Холл, Джейсон А; Никайдо, Хироши; Киочо, Флоранте А (март 2001 г.). «Кристаллические структуры мальтодекстрин/мальтозосвязывающего белка в комплексе с восстановленными олигосахаридами: гибкость третичной структуры и связывание лиганда». Журнал молекулярной биологии . 306 (5): 1115–1126. дои : 10.1006/jmbi.2001.4456 . ПМИД   11237621 .
  2. ^ Дюпле П., Бедуэль Х., Фаулер А., Забин И., Саурин В., Хофнунг М. (август 1984 г.). «Последовательности гена malE и его продукта, мальтозосвязывающего белка Escherichia coli K12» . Журнал биологической химии . 259 (16): 10606–13. дои : 10.1016/S0021-9258(18)91005-7 . ПМИД   6088507 .
  3. ^ Спурлино Дж.К., Лу Г.И., Киочо Ф.А. (март 1991 г.). «Структура разрешения 2,3-А мальтозо- или мальтодекстрин-связывающего белка, первичного рецептора бактериального активного транспорта и хемотаксиса». Журнал биологической химии . 266 (8): 5202–19. дои : 10.2210/pdb1mbp/pdb . ПМИД   2002054 .
  4. ^ Шарфф А.Дж., Родсет Л.Е., Спурлино Дж.К., Киочо Ф.А. (ноябрь 1992 г.). «Кристаллографические свидетельства большого, индуцированного лигандом шарнирно-поворотного движения между двумя доменами мальтодекстрин-связывающего белка, участвующего в активном транспорте и хемотаксисе». Биохимия . 31 (44): 10657–63. дои : 10.1021/bi00159a003 . ПМИД   1420181 .
  5. ^ Ференци Т., Рэндалл Л.Л. (октябрь 1979 г.). «Предшественник мальтозосвязывающего белка активен в связывании субстрата» . Журнал биологической химии . 254 (20): 9979–81. дои : 10.1016/S0021-9258(19)86659-0 . ПМИД   385604 .
  6. ^ Парк С., Лю Г., Топпинг ТБ, Кавер В.Х., Рэндалл Л.Л. (февраль 1988 г.). «Модуляция путей сворачивания экспортируемых белков с помощью лидерной последовательности». Наука . 239 (4843): 1033–5. Бибкод : 1988Sci...239.1033P . дои : 10.1126/science.3278378 . ПМИД   3278378 .
  7. ^ Бина К., Удгаонкар Дж.Б., Варадараджан Р. (март 2004 г.). «Влияние сигнального пептида на стабильность и кинетику сворачивания мальтозосвязывающего белка». Биохимия . 43 (12): 3608–19. дои : 10.1021/bi0360509 . ПМИД   15035631 .
  8. ^ Чун С.Ю., Стробель С., Бассфорд П., Рэндалл Л.Л. (октябрь 1993 г.). «Сворачивание мальтозосвязывающего белка. Доказательства идентичности определяющего скорость этапа in vivo и in vitro» . Журнал биологической химии . 268 (28): 20855–62. дои : 10.1016/S0021-9258(19)36864-4 . ПМИД   8407916 .
  9. ^ Келлерманн О, Шмельцман С (август 1974 г.). «Активный транспорт мальтозы в Escherichia coli K12. Участие «периплазматического» мальтозосвязывающего белка» . Европейский журнал биохимии . 47 (1): 139–49. дои : 10.1111/j.1432-1033.1974.tb03677.x . ПМИД   4215651 .
  10. ^ Рэндалл Л.Л., Харди С.Дж. (сентябрь 1986 г.). «Корреляция способности к экспорту с отсутствием третичной структуры зрелых видов: исследование in vivo мальтозосвязывающего белка в E. coli». Клетка . 46 (6): 921–8. дои : 10.1016/0092-8674(86)90074-7 . ПМИД   3530497 . S2CID   28503725 .
  11. ^ Бедуэль Х., Бассфорд П.Дж., Фаулер А.В., Забин И., Беквит Дж., Хофнунг М. (май 1980 г.). «Мутации, которые изменяют функцию сигнальной последовательности мальтозосвязывающего белка Escherichia coli». Природа . 285 (5760): 78–81. Бибкод : 1980Natur.285...78B . дои : 10.1038/285078a0 . ПМИД   6990274 . S2CID   4253747 .
  12. ^ Бедуэль Х., Хофнунг М. (1981). «Функциональное значение анализа вторичной структуры сигнальных пептидов дикого типа и мутантных бактерий». Прогресс клинических и биологических исследований . 63 : 399–403. ПМИД   7312870 .
  13. ^ Чоу Ю.Т., Гираш Л.М. (сентябрь 2005 г.). «Конформация сигнального пептида, связанного с препротеиновой транслоказой SecA Escherichia coli» . Журнал биологической химии . 280 (38): 32753–60. дои : 10.1074/jbc.M507532200 . ПМИД   16046390 .
  14. ^ Гелис И, Бонвин А.М., Керамисану Д., Кукаки М., Гуридис Г., Караману С., Эконому А., Калодимос К.Г. (ноябрь 2007 г.). «Структурная основа распознавания сигнальной последовательности транслоказным мотором SecA, определенная с помощью ЯМР» . Клетка . 131 (4): 756–69. дои : 10.1016/j.cell.2007.09.039 . ПМК   2170882 . ПМИД   18022369 .
  15. ^ Боос В., Шуман Х. (март 1998 г.). «Мальтозно-мальтодекстриновая система Escherichia coli: транспорт, метаболизм и регуляция» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 62 (1): 204–29. дои : 10.1128/MMBR.62.1.204-229.1998 . ПМК   98911 . ПМИД   9529892 .
  16. ^ Jump up to: а б Бедуэль Х., Шмайснер У., Хофнунг М., Розенберг М. (ноябрь 1982 г.). «Промоторы оперонов malEFG и malK-lamB в Escherichia coli K12». Журнал молекулярной биологии . 161 (4): 519–31. дои : 10.1016/0022-2836(82)90405-3 . ПМИД   6185687 .
  17. ^ Бедуэль Х. (ноябрь 1983 г.). «Мутации в промоторных областях оперонов malEFG и malK-lamB Escherichia coli K12». Журнал молекулярной биологии . 170 (4): 861–82. дои : 10.1016/s0022-2836(83)80192-2 . ПМИД   6417341 .
  18. ^ Рише Э. (октябрь 2000 г.). «Синергическая активация транскрипции: двойная роль СРБ в активации промотора Escherichia coli в зависимости от MalT и СРБ» . Журнал ЭМБО . 19 (19): 5222–32. дои : 10.1093/emboj/19.19.5222 . ПМК   302108 . ПМИД   11013224 .
  19. ^ Рише Э., Райбо О (март 1989 г.). «MalT, регуляторный белок мальтозной системы Escherichia coli, является АТФ-зависимым активатором транскрипции» . Журнал ЭМБО . 8 (3): 981–7. дои : 10.1002/j.1460-2075.1989.tb03461.x . ПМК   400900 . ПМИД   2524384 .
  20. ^ Шрайбер В., Рише Э. (ноябрь 1999 г.). «Самоассоциация активатора транскрипции MalT Escherichia coli в присутствии мальтотриозы и АТФ» . Журнал биологической химии . 274 (47): 33220–6. дои : 10.1074/jbc.274.47.33220 . ПМИД   10559195 .
  21. ^ Дюпле П., Бедуэль Х., Шмельцман С., Хофнунг М. (1985). «Линкерный мутагенез в гене, кодирующем периплазматический мальтозосвязывающий белок E. coli». Биохимия . 67 (7–8): 849–51. дои : 10.1016/s0300-9084(85)80178-4 . ПМИД   3002495 .
  22. ^ Дюпле П., Шмельцман С., Бедуэль Х., Хофнунг М. (апрель 1987 г.). «Тихие и функциональные изменения в периплазматическом мальтозосвязывающем белке Escherichia coli K12. I. Транспорт мальтозы». Журнал молекулярной биологии . 194 (4): 663–73. дои : 10.1016/0022-2836(87)90243-9 . ПМИД   2821264 .
  23. ^ Коэфье Э, Клеман ЖМ, Кюссак В, Ходаи-Буран Н, Жеанно М, Рохас М, Дриди А, Латур М, Эль Хабиб Р, Барре-Синусси Ф, Хофнунг М, Леклерк С (ноябрь 2000 г.). «Антигенность и иммуногенность эпитопа gp41 ВИЧ-1 ELDKWA, встроенного в пермиссивные сайты белка MalE». Вакцина . 19 (7–8): 684–93. дои : 10.1016/s0264-410x(00)00267-x . ПМИД   11115689 .
  24. ^ Jump up to: а б с Бедуэль Х., Дюплей П. (февраль 1988 г.). «Производство в Escherichia coli и одностадийная очистка бифункциональных гибридных белков, связывающих мальтозу. Экспорт полимеразы Кленова в периплазматическое пространство» . Европейский журнал биохимии . 171 (3): 541–9. дои : 10.1111/j.1432-1033.1988.tb13823.x . ПМИД   3278900 .
  25. ^ Рондар П., Брежер Ф., Лекруаз А., Делепьер М., Бедуэль Х. (июль 1997 г.). «Конформационные и функциональные свойства ундекапептидного эпитопа, слитого с С-концом мальтозосвязывающего белка». Биохимия . 36 (29): 8954–61. CiteSeerX   10.1.1.599.2650 . дои : 10.1021/bi962508d . ПМИД   9220983 .
  26. ^ Ди Гуань С., Ли П., Риггс П.Д., Иноуе Х. (июль 1988 г.). «Векторы, которые облегчают экспрессию и очистку чужеродных пептидов в Escherichia coli путем слияния с мальтозосвязывающим белком». Джин . 67 (1): 21–30. дои : 10.1016/0378-1119(88)90004-2 . ПМИД   2843437 .
  27. ^ Брежер Ф., Шварц Дж., Бедуэль Х. (февраль 1994 г.). «Бифункциональные гибриды вариабельных доменов иммуноглобулина и мальтозосвязывающего белка Escherichia coli: производство, очистка и связывание антигена». Белковая инженерия . 7 (2): 271–80. ПМИД   8170930 .
  28. ^ Малик А. (июнь 2016 г.). «Теги слияния белков для эффективной экспрессии и очистки рекомбинантных белков в периплазматическом пространстве E. coli» . 3 Биотехнологии . 6 (1): 44. дои : 10.1007/s13205-016-0397-7 . ПМЦ   4742420 . ПМИД   28330113 .
  29. ^ Блондель А., Бедуэль Х. (октябрь 1990 г.). «Экспорт и очистка цитоплазматического димерного белка путем слияния с мальтозосвязывающим белком Escherichia coli» . Европейский журнал биохимии . 193 (2): 325–30. дои : 10.1111/j.1432-1033.1990.tb19341.x . ПМИД   2226455 .
  30. ^ Капуст Р.Б., Во Д.С. (август 1999 г.). «Мальтозосвязывающий белок Escherichia coli необычайно эффективен в повышении растворимости полипептидов, с которыми он слит» . Белковая наука . 8 (8): 1668–74. дои : 10.1110/ps.8.8.1668 . ПМК   2144417 . ПМИД   10452611 .
  31. ^ Во Д.С. (март 2016 г.). «Кристаллические структуры слитых белков MBP» . Белковая наука . 25 (3): 559–71. дои : 10.1002/pro.2863 . ПМЦ   4815407 . ПМИД   26682969 .
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Maltose-binding_protein&oldid=1184038225"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 5ee197377618ce46fe2a6cfa3046a1f3__1699390320
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/5e/f3/5ee197377618ce46fe2a6cfa3046a1f3.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Maltose-binding protein - 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.)