Аргининовый палец

В молекулярной биологии аргининовый палец представляет собой аминокислотный остаток некоторых ферментов . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Аргининовые пальцы часто встречаются в суперсемействе белков ААА + АТФаз , ГТФаз и дУТФаз , где они участвуют в катализе гамма- фосфата или гамма- и бета-фосфатов из АТФ или ГТФ , что создает высвобождение энергии, которую можно использовать для выполнения функций. клеточная работа . ^{[ 3 ]}^{[ 1 ]}^{[ 4 ]}^{[ 2 ]} Они также обнаружены в белках, активирующих ГТФазу (GAP). ^{[ 5 ]} Таким образом, они необходимы для многих форм жизни и хорошо сохраняются . ^{[ 3 ]}^{[ 1 ]}^{[ 6 ]} Аргининовые пальцы функционируют посредством нековалентных взаимодействий . ^{[ 1 ]} Они также могут способствовать димеризации , и хотя они встречаются в самых разных ферментах, они не являются повсеместными. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

Роль в каталитических механизмах

Как правило, роль аргининового пальца в катализе заключается в стабилизации переходного состояния , позволяя воде осуществлять нуклеофильную атаку с целью отщепления ряда фосфатных групп. ^{[ 1 ]}^{[ 8 ]} Однако есть исключения, и аргининовые пальцы могут помочь и в других целях. ^{[ 9 ]}^{[ 7 ]} Кроме того, аргининовые пальцы могут быть прикреплены к различным субъединицам или другим белкам в мультибелковом комплексе . ^{[ 8 ]} Аргининовые пальцы иногда взаимодействуют с гуанидинием во время катализа. ^{[ 10 ]}^{[ 8 ]}

дУТФазы

Аргининовые пальцы часто работают вместе с другими функциями, помогая катализу. ^{[ 1 ]} Например, в некоторых тримерных дУТФазах , таких как M.tuberculosis , аргининовые пальцы на 64-м и 140-м остатках могут работать с магнием, расщепляя dUTP на dUMP и пирофосфат . ^{[ 1 ]}^{[ 11 ]} Основополагающим механизмом действия является нуклеофильная атака; положительно заряженный ион магния ( Mg ²⁺
) притягивает кислород бета- и гамма-фосфатов, позволяя воде гидролизовать связь между бета- и альфа-фосфатами. ^{[ 1 ]} Аргининовые пальцы помогают стабилизировать переходное состояние. ^{[ 1 ]} Аргининовые пальцы часто взаимодействуют с другими мотивами, такими как мотивы Уокера , и обеспечивают более эффективный катализ. ^{[ 4 ]}^{[ 7 ]}^{[ 2 ]}

Рас ГТФазы

Аргининовые пальцы также присутствуют в Ras GTPases , где они помогают расщеплять GTP и отключать Ras. ^{[ 12 ]}^{[ 6 ]} Ras представляет собой ГТФазу , которая участвует в передаче сигнала и регулирует клеток рост и деление . ^{[ 13 ]}^{[ 14 ]} Помимо положительного заряда, который помогает аргининовым пальцам действовать как катализатор, аргининовые пальцы в Ras вытесняют молекулы растворителя и создают необязательное распределение заряда. ^{[ 9 ]}^{[ 14 ]}^{[ 15 ]} Как и у дУПтаз, аргининовым пальцам Ras ГТФаз помогает ион магния. ^{[ 15 ]} Более того, несколько остатков аргининовых пальцев могут указывать на одну и ту же точку, таким образом фокусируя свой эффект. ^{[ 16 ]} Мутации, затрагивающие аргининовые пальцы Ras, приводят к проблемам с катализом GTP примерно на два-пять порядков величины . ^{[ 9 ]}^{[ 6 ]}^{[ 4 ]}^{[ 15 ]} Таким образом, поскольку Ras является онкогеном и активируется и деактивируется путем гидролиза GTP, мутации в остатках аргининовых пальцев Ras могут привести к раку. ^{[ 6 ]}^{[ 3 ]} Глутамат аргинина также играет роль рядом с аргининовыми пальцами и стабилизируется карбоксильными группами основной цепи , которые известны как костяшки пальцев. ^{[ 16 ]}

Гетеротримерные G-белки

В гетеротримерных G-белках катализу GTP может способствовать тетрафторид алюминия ( AlF
₄ ) и RGS4 . ^{[ 16 ]}^{[ 3 ]} Гетеротримерные G-белки представляют собой более крупные трехчастные белки, которые участвуют в передаче сигнала по многим путям. ^{[ 3 ]} Каталитический механизм гидролиза GTP в гетеротримерных G-белках состоит из активного состояния, при котором катализ вероятен, и неактивного состояния, при котором катализ маловероятен. ^{[ 3 ]} В активном состоянии AlF
₄ стабилизирует переходное состояние и направляет остаток аргининового пальца в сторону GTP. ^{[ 3 ]} Это вызывает повышенную плотность заряда бета-фосфата GTP и планаризацию гамма-фосфата, что создает отверстие и уменьшает стерические препятствия для гидролиза водой фосфоангидридной бета-гамма-связи. ^{[ 3 ]} Это связано с тем, что связь гамма-фосфата с бета-фосфатом изгибается, обнажая его соединение и позволяя последующую реакцию нуклеофильного замещения, инициируемую водой. ^{[ 3 ]} Комплекс, образуемый с помощью RGS4, помогает в этом процессе, создавая напряжение в связи между гамма- и бета-фосфатами и помогая распределить больший заряд на бета-фосфат. ^{[ 3 ]}

АТФ-синтаза

АТФ-синтаза состоит из субъединицы F ₁ и F ₀ . ^{[ 10 ]} Субъединица F ₁ содержит собственные альфа- и бета-субъединицы, которые могут способствовать образованию АТФ или гидролизовать его, чтобы служить протонным насосом . ^{[ 17 ]} Хотя большинство каталитических действий происходит на бета-субъединицах, каждая альфа-субъединица содержит аргининовый палец. ^{[ 10 ]} Роль аргининового пальца в АТФ-синтазе аналогична функции остатков аргининового пальца G-белков; чтобы помочь расщепить АТФ. ^{[ 10 ]} Например, если аргинин аргининового пальца заменяется лизином , возможно, из-за миссенс-мутации , образуется мутант αR364K. ^{[ 10 ]} У мутанта αR364K способность АТФ-синтазы гидролизовать АТФ снижена примерно в тысячу раз по сравнению с диким типом . ^{[ 10 ]}

RecQ-геликаза

Хеликаза RecQ — одна из семейства геликаз , которая помогает уменьшить обмен сестринских хроматид во время мейоза и снизить частоту мутаций. ^{[ 18 ]}^{[ 8 ]} Хеликазы RecQ обнаружены во многих организмах, от E. coli до человека. ^{[ 18 ]}^{[ 8 ]} Одна из этих геликаз, белок синдрома Блума , содержит аргининовый палец, который способствует гидролизу АТФ. ^{[ 8 ]} У людей аргининовым пальцем белка синдрома Блума является Arg982. ^{[ 8 ]} Хеликаза RecQ, наряду с большинством белков, содержащих аргининовые пальцы, ингибируется ортованадатом натрия , который мешает остатку аргининового пальца. ^{[ 8 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Надь, Гергели Н.; Суардиас, Рейнье; Лопата, Анна; Озоханикс, Оливер; Векей, Карой; Брукс, Бернард Р.; Лиственный, Фиолетовый; Тот, Юдит; Вертесси, Беата Г.; Роста, Эдина (16 ноября 2016 г.). «Структурная характеристика аргининовых пальцев: идентификация аргининового пальца для пирофосфатазы дУТФазы» . Журнал Американского химического общества . 138 (45): 15035–15045. дои : 10.1021/jacs.6b09012 . hdl : 1983/23bd8196-95da-48a3-b0f3-2e8543db7567 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 27740761 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Чен, Баоюй; Сысоева Татьяна А.; Чоудхури, Сайкат; Го, Лян; Де Шарль, Дерево; Хэнсон, Джеффри А.; Ян, Хау; Никсон, Б. Трейси (10 ноября 2010 г.). «Взаимодействие аргининового пальца с АТФ вызывает большие конформационные изменения в NtrC1 AAA + АТФазе для ремоделирования бактериальной РНК-полимеразы» . Структура 18 (11): 1420–1430. дои : 10.1016/j.str.2010.08.018 . ISSN 0969-2126 . ПМК 3001195 . ПМИД 21070941 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Манн, Дэниел; Тойбер, Кристиан; Теннигкейт, Стефан А.; Шретер, Грит; Герверт, Клаус; Кеттинг, Карстен (13 декабря 2016 г.). «Механизм внутреннего аргининового пальца в гетеротримерных G-белках» . Труды Национальной академии наук . 113 (50): Е8041–Е8050. дои : 10.1073/pnas.1612394113 . ISSN 0027-8424 . ПМК 5167181 . ПМИД 27911799 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Вендлер, Петра; Чинявски, Сюзанна; Кок, Мальте; Кубе, Себастьян (1 января 2012 г.). «Структура и функция кармана, связывающего нуклеотиды ААА+» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . ААА-АТФазы: строение и функции. 1823 (1): 2–14. дои : 10.1016/j.bbamcr.2011.06.014 . ISSN 0167-4889 . ПМИД 21839118 .
^ Полин, Фиона EM; Кэмпбелл, Линда Э.; О'Брайен, Кирсти; Лафлин, Джейн; Гордый, Кристофер Г. (9 января 2001 г.). «Эукариотический фактор инициации трансляции 5 (eIF5) действует как классический белок-активатор ГТФазы» . Современная биология . 11 (18): 55–59. дои : 10.1016/s0960-9822(00)00025-7 . ПМИД 11166181 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Борн, Генри Р. (октябрь 1997 г.). «Аргининовый палец снова наносит удар» . Природа . 389 (6652): 673–674. дои : 10.1038/39470 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 9338774 . S2CID 31041807 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Чжао, Чжэнъи; Де-Донатис, Джан Марко; Шварц, Чад; Фанг, Хуамин; Ли, Цзинъюань; Го, Пэйсюань (01 октября 2016 г.). «Аргининовый палец регулирует последовательное действие асимметричной гексамерной АТФазы в моторе транслокации двухцепочечной ДНК» . Молекулярная и клеточная биология . 36 (19): 2514–2523. дои : 10.1128/MCB.00142-16 . ISSN 0270-7306 . ПМК 5021374 . ПМИД 27457616 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Рен, Хуа; Доу, Шуо-Син; Риголе, Паскаль; Ян, Йе; Ван, Пэн-Е; Амор-Гере, Мунира; Си, Сюй Гуан (15 сентября 2007 г.). «Аргининовый палец белка синдрома Блума: его структурная организация и роль в энергетическом соединении» . Исследования нуклеиновых кислот . 35 (18): 6029–6041. дои : 10.1093/нар/gkm544 . ISSN 0305-1048 . ПМК 2094072 . ПМИД 17766252 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с те Хисен, Хенрик; Герверт, Клаус; Шлиттер, Юрген (11 декабря 2007 г.). «Роль аргининового пальца в Ras·RasGAP, выявленная с помощью расчетов QM/MM». Письма ФЭБС . 581 (29): 5677–5684. дои : 10.1016/j.febslet.2007.11.026 . ISSN 0014-5793 . ПМИД 18022389 . S2CID 30116707 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Комория, Ёсихито; Арига, Такаюки; Иино, Рёта; Имамура, Хироми; Это, Даичи; Нодзи, Хироюки (27 апреля 2012 г.). «Основная роль аргининового пальца во вращательном катализе F1-АТФазы» . Журнал биологической химии . 287 (18): 15134–15142. дои : 10.1074/jbc.M111.328153 . ISSN 0021-9258 . ПМК 3340237 . ПМИД 22403407 .
^ Харрис, Джонатан М; Макинтош, Эван М; Маскат, Джордж Э.О. (30 апреля 1999 г.). «Анализ структуры/функции дУТФазы: каталитический механизм потенциальной химиотерапевтической мишени 11. Под редакцией М. Янива» . Журнал молекулярной биологии . 288 (2): 275–287. дои : 10.1006/jmbi.1999.2680 . ISSN 0022-2836 . ПМИД 10329142 .
^ Кёттинг, Карстен; Калленбах, Анджела; Сувейздис, Ян; Виттингхофер, Альфред; Герверт, Клаус (29 апреля 2008 г.). «Перемещение аргининового пальца GAP в каталитический участок Ras увеличивает энтропию активации» . Труды Национальной академии наук . 105 (17): 6260–6265. Бибкод : 2008PNAS..105.6260K . дои : 10.1073/pnas.0712095105 . ISSN 0027-8424 . ПМК 2359817 . ПМИД 18434546 .
^ Лу, Шаоюн; Чан, Хёнбом; Гу, Шуо; Чжан, Цзянь; Нусинов, Рут (21 сентября 2016 г.). «Лекарственное воздействие Ras GTPase: комплексный взгляд на механизм и сигнальную структуру» . Обзоры химического общества . 45 (18): 4929–4952. дои : 10.1039/c5cs00911a . ISSN 0306-0012 . ПМК 5021603 . ПМИД 27396271 .
^ Jump up to: ^а ^б Реманн, Хольгер; Бос, Йоханнес Л. (май 2004 г.). «Большой палец вверх за деактивацию» . Природа . 429 (6988): 138–139. дои : 10.1038/429138a . ISSN 1476-4687 . ПМИД 15141193 . S2CID 28866434 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Герверт, Клаус; Манн, Дэниел; Кёттинг, Карстен (01 мая 2017 г.). «Общие механизмы катализа в малых и гетеротримерных ГТФазах и соответствующих им GAP» . Биологическая химия . 398 (5–6): 523–533. дои : 10.1515/hsz-2016-0314 . ISSN 1437-4315 . ПМИД 28245182 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Борн, Генри Р. (октябрь 1997 г.). «Как сходящиеся пальцы удерживают ГТП на одном уровне» . Природа . 389 (6652): 674. Бибкод : 1997Natur.389..674B . дои : 10.1038/39472 . ISSN 1476-4687 . S2CID 33932991 .
^ Кулиш, О.; Райт, AD; Терентьев Е.М. (20 июня 2016 г.). «Роторный двигатель F 1 АТФ-синтазы приводится в движение торсионно-асимметричным приводным валом» . Научные отчеты . 6 (1): 28180. arXiv : 1601.08078 . Бибкод : 2016НатСР...628180К . дои : 10.1038/srep28180 . ISSN 2045-2322 . ПМЦ 4913325 . ПМИД 27321713 .
^ Jump up to: ^а ^б Справочник, Дом генетики. «Ген BLM» . Домашний справочник по генетике . Проверено 4 апреля 2020 г.

[Structural_Characterization_of-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Надь, Гергели Н.; Суардиас, Рейнье; Лопата, Анна; Озоханикс, Оливер; Векей, Карой; Брукс, Бернард Р.; Лиственный, Фиолетовый; Тот, Юдит; Вертесси, Беата Г.; Роста, Эдина (16 ноября 2016 г.). «Структурная характеристика аргининовых пальцев: идентификация аргининового пальца для пирофосфатазы дУТФазы» . Журнал Американского химического общества . 138 (45): 15035–15045. дои : 10.1021/jacs.6b09012 . hdl : 1983/23bd8196-95da-48a3-b0f3-2e8543db7567 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 27740761 .

[Engagement_of_Arginine-2] Jump up to: ^а ^б ^с Чен, Баоюй; Сысоева Татьяна А.; Чоудхури, Сайкат; Го, Лян; Де Шарль, Дерево; Хэнсон, Джеффри А.; Ян, Хау; Никсон, Б. Трейси (10 ноября 2010 г.). «Взаимодействие аргининового пальца с АТФ вызывает большие конформационные изменения в NtrC1 AAA + АТФазе для ремоделирования бактериальной РНК-полимеразы» . Структура 18 (11): 1420–1430. дои : 10.1016/j.str.2010.08.018 . ISSN 0969-2126 . ПМК 3001195 . ПМИД 21070941 .

[Mechanism_of_the_intrinsic-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Манн, Дэниел; Тойбер, Кристиан; Теннигкейт, Стефан А.; Шретер, Грит; Герверт, Клаус; Кеттинг, Карстен (13 декабря 2016 г.). «Механизм внутреннего аргининового пальца в гетеротримерных G-белках» . Труды Национальной академии наук . 113 (50): Е8041–Е8050. дои : 10.1073/pnas.1612394113 . ISSN 0027-8424 . ПМК 5167181 . ПМИД 27911799 .

[AAA+_nucleotide_binding-4] Jump up to: ^а ^б ^с Вендлер, Петра; Чинявски, Сюзанна; Кок, Мальте; Кубе, Себастьян (1 января 2012 г.). «Структура и функция кармана, связывающего нуклеотиды ААА+» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . ААА-АТФазы: строение и функции. 1823 (1): 2–14. дои : 10.1016/j.bbamcr.2011.06.014 . ISSN 0167-4889 . ПМИД 21839118 .

[Eukaryotic_translation_initiation_factor-5] Полин, Фиона EM; Кэмпбелл, Линда Э.; О'Брайен, Кирсти; Лафлин, Джейн; Гордый, Кристофер Г. (9 января 2001 г.). «Эукариотический фактор инициации трансляции 5 (eIF5) действует как классический белок-активатор ГТФазы» . Современная биология . 11 (18): 55–59. дои : 10.1016/s0960-9822(00)00025-7 . ПМИД 11166181 .

[arginine_finger_strikes-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Борн, Генри Р. (октябрь 1997 г.). «Аргининовый палец снова наносит удар» . Природа . 389 (6652): 673–674. дои : 10.1038/39470 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 9338774 . S2CID 31041807 .

[Arginine_Finger_Regulates-7] Jump up to: ^а ^б ^с Чжао, Чжэнъи; Де-Донатис, Джан Марко; Шварц, Чад; Фанг, Хуамин; Ли, Цзинъюань; Го, Пэйсюань (01 октября 2016 г.). «Аргининовый палец регулирует последовательное действие асимметричной гексамерной АТФазы в моторе транслокации двухцепочечной ДНК» . Молекулярная и клеточная биология . 36 (19): 2514–2523. дои : 10.1128/MCB.00142-16 . ISSN 0270-7306 . ПМК 5021374 . ПМИД 27457616 .

[Bloom_syndrome_protein-8] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Рен, Хуа; Доу, Шуо-Син; Риголе, Паскаль; Ян, Йе; Ван, Пэн-Е; Амор-Гере, Мунира; Си, Сюй Гуан (15 сентября 2007 г.). «Аргининовый палец белка синдрома Блума: его структурная организация и роль в энергетическом соединении» . Исследования нуклеиновых кислот . 35 (18): 6029–6041. дои : 10.1093/нар/gkm544 . ISSN 0305-1048 . ПМК 2094072 . ПМИД 17766252 .

[Role_of_the_arginine-9] Jump up to: ^а ^б ^с те Хисен, Хенрик; Герверт, Клаус; Шлиттер, Юрген (11 декабря 2007 г.). «Роль аргининового пальца в Ras·RasGAP, выявленная с помощью расчетов QM/MM». Письма ФЭБС . 581 (29): 5677–5684. дои : 10.1016/j.febslet.2007.11.026 . ISSN 0014-5793 . ПМИД 18022389 . S2CID 30116707 .

[Principal_Role_of-10] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Комория, Ёсихито; Арига, Такаюки; Иино, Рёта; Имамура, Хироми; Это, Даичи; Нодзи, Хироюки (27 апреля 2012 г.). «Основная роль аргининового пальца во вращательном катализе F1-АТФазы» . Журнал биологической химии . 287 (18): 15134–15142. дои : 10.1074/jbc.M111.328153 . ISSN 0021-9258 . ПМК 3340237 . ПМИД 22403407 .

[Structure/function_analysis-11] Харрис, Джонатан М; Макинтош, Эван М; Маскат, Джордж Э.О. (30 апреля 1999 г.). «Анализ структуры/функции дУТФазы: каталитический механизм потенциальной химиотерапевтической мишени 11. Под редакцией М. Янива» . Журнал молекулярной биологии . 288 (2): 275–287. дои : 10.1006/jmbi.1999.2680 . ISSN 0022-2836 . ПМИД 10329142 .

[GAP_arginine_finger-12] Кёттинг, Карстен; Калленбах, Анджела; Сувейздис, Ян; Виттингхофер, Альфред; Герверт, Клаус (29 апреля 2008 г.). «Перемещение аргининового пальца GAP в каталитический участок Ras увеличивает энтропию активации» . Труды Национальной академии наук . 105 (17): 6260–6265. Бибкод : 2008PNAS..105.6260K . дои : 10.1073/pnas.0712095105 . ISSN 0027-8424 . ПМК 2359817 . ПМИД 18434546 .

[Drugging_Ras_GTPase-13] Лу, Шаоюн; Чан, Хёнбом; Гу, Шуо; Чжан, Цзянь; Нусинов, Рут (21 сентября 2016 г.). «Лекарственное воздействие Ras GTPase: комплексный взгляд на механизм и сигнальную структуру» . Обзоры химического общества . 45 (18): 4929–4952. дои : 10.1039/c5cs00911a . ISSN 0306-0012 . ПМК 5021603 . ПМИД 27396271 .

[Thumbs_up_for-14] Jump up to: ^а ^б Реманн, Хольгер; Бос, Йоханнес Л. (май 2004 г.). «Большой палец вверх за деактивацию» . Природа . 429 (6988): 138–139. дои : 10.1038/429138a . ISSN 1476-4687 . ПМИД 15141193 . S2CID 28866434 .

[Common_mechanisms_of-15] Jump up to: ^а ^б ^с Герверт, Клаус; Манн, Дэниел; Кёттинг, Карстен (01 мая 2017 г.). «Общие механизмы катализа в малых и гетеротримерных ГТФазах и соответствующих им GAP» . Биологическая химия . 398 (5–6): 523–533. дои : 10.1515/hsz-2016-0314 . ISSN 1437-4315 . ПМИД 28245182 .

[How_converging_fingers-16] Jump up to: ^а ^б ^с Борн, Генри Р. (октябрь 1997 г.). «Как сходящиеся пальцы удерживают ГТП на одном уровне» . Природа . 389 (6652): 674. Бибкод : 1997Natur.389..674B . дои : 10.1038/39472 . ISSN 1476-4687 . S2CID 33932991 .

[F_1_rotary_motor-17] Кулиш, О.; Райт, AD; Терентьев Е.М. (20 июня 2016 г.). «Роторный двигатель F 1 АТФ-синтазы приводится в движение торсионно-асимметричным приводным валом» . Научные отчеты . 6 (1): 28180. arXiv : 1601.08078 . Бибкод : 2016НатСР...628180К . дои : 10.1038/srep28180 . ISSN 2045-2322 . ПМЦ 4913325 . ПМИД 27321713 .

[BLM_gene-18] Jump up to: ^а ^б Справочник, Дом генетики. «Ген BLM» . Домашний справочник по генетике . Проверено 4 апреля 2020 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]