Jump to content

MACPF

Mac/Perforin Domain
Идентификаторы
Символ MACPF
Pfam PF01823
PFAM клан CDC
InterPro IPR001862
УМНЫЙ MACPF
PROSITE PDOC00251
TCDB 1.C.39
OPM Суперсемейство 168
OPM белок 6:04 утра
Мембраном 233
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary

мембранной атаки/перфорин (MACPF) Суперсемейство , иногда называемая суперсемейством MACPF/CDC, [ 1 ] Назван в честь домена , который является общим для комплекса мембранной атаки белков (MAC) системы комплемента (C6, C7, C8α, C8β и C9 ) и перфорина (PF). Члены этого семейства белков являются пор-образующимися токсинами (PFT) . [ 2 ] У эукариот белки MACPF играют роль в иммунитете и развитии. [ 3 ]

Архетипические члены семьи - комплемент C9 и Proforin , оба из которых функционируют в иммунитете человека . [ 4 ] C9 функционирует, пробивая отверстия в мембранах грамотрицательных бактерий. Перфорин высвобождается цитотоксическими Т -клетками и лизирующими вирусально инфицированными и трансформированными клетками. Кроме того, перфорин позволяет доставке цитотоксических протеаз, называемых гранзимами , которые вызывают гибель клеток . [ 5 ] Дефицит любого белка может привести к болезням человека. [ 6 ] [ 7 ] Структурные исследования показывают, что домены MACPF связаны с холестерином-зависимыми цитолизинами (CDCS), семейством пор, образующих пор , ранее считалось, существует только у бактерий. [ 8 ] [ 9 ]

Families

[edit]

As of early 2016, there are three families belonging to the MACPF superfamily:

Membrane Attack Complex/Perforin (MACPF) Family

[edit]

Proteins containing MACPF domains play key roles in vertebrate immunity, embryonic development, and neural-cell migration.[10] The ninth component of complement and perforin form oligomeric pores that lyse bacteria and kill virus-infected cells, respectively. The crystal structure of a bacterial MACPF protein, Plu-MACPF from Photorhabdus luminescens was determined (PDB: 2QP2​).[11] The MACPF domain is structurally similar to pore-forming cholesterol-dependent cytolysins from gram-positive bacteria, suggesting that MACPF proteins create pores and disrupt cell membranes similar to cytolysin. A representative list of proteins belonging to the MACPF family can be found in the Transporter Classification Database.

Biological roles of MACPF domain containing proteins

[edit]

Many proteins belonging to the MACPF superfamily play key roles in plant and animal immunity.

Complement proteins C6-C9 all contain a MACPF domain and assemble into the membrane attack complex. C6, C7 and C8β appear to be non-lytic and function as scaffold proteins within the MAC. In contrast both C8α and C9 are capable of lysing cells. The final stage of MAC formation involves polymerisation of C9 into a large pore that punches a hole in the outer membrane of gram-negative bacteria.

Perforin is stored in granules within cytotoxic T-cells and is responsible for killing virally infected and transformed cells. Perforin functions via two distinct mechanisms. Firstly, like C9, high concentrations of perforin can form pores that lyse cells. Secondly, perforin permits delivery of the cytotoxic granzymes A and B into target cells. Once delivered, granzymes are able to induce apoptosis and cause target cell death.[5][12]

The plant protein CAD1 (TC# 1.C.39.11.3) functions in the plant immune response to bacterial infection.[13][14]

The sea anemone Actineria villosa uses a MACPF (AvTX-60A; TC# 1.C.39.10.1)protein as a lethal toxin.[15]

MACPF proteins are also important for the invasion of the Malarial parasite into the mosquito host and the liver.[16][17]

Not all MACPF proteins function in defence or attack. For example, astrotactin-1 (TC# 9.B.87.3.1) is involved in neural cell migration in mammals and apextrin (TC# 1.C.39.7.4) is involved in sea urchin (Heliocidaris erythrogramma) development.[18][19] Drosophila Torso-like protein (TC# 1.C.39.15.1), which controls embryonic patterning,[20] also contains a MACPF domain.[8] Its function is implicated in a receptor tyrosine kinase signaling pathway that specifies differentiation and terminal cell fate.

Functionally uncharacterised MACPF proteins are sporadically distributed in bacteria. Several species of Chlamydia contain MACPF proteins.[21] The insect pathogenic bacteria Photorhabdus luminescens also contains a MACPF protein, however, this molecule appears non-lytic.[8]

Structure and mechanism

[edit]

The X-ray crystal structure of Plu-MACPF, a protein from the insect pathogenic enterobacteria Photorhabdus luminescens has been determined (figure 1).[5] These data reveal that the MACPF domain is homologous to pore forming cholesterol dependent cytolysins (CDC's) from gram-positive pathogenic bacteria such as Clostridium perfringens (which causes gas gangrene). The amino acid sequence identity between the two families is extremely low, and the relationship is not detectable using conventional sequence based data mining techniques.[8]

It is suggested that MACPF proteins and CDCs form pores in the same way (figure 1).[8] Specifically it is hypothesised that MACPF proteins oligomerise to form a large circular pore (figure 2). A concerted conformational change within each monomer then results in two α-helical regions unwinding to form four amphipathic β-strands that span the membrane of the target cell.[8] Like CDC's MACPF proteins are thus β-pore forming toxins that act like a molecular hole punch.

Other crystal structures for members of the MACPF superfamily can be found in RCSB: i.e., 3KK7​, 3QOS​, 3QQH​, 3RD7​, 3OJY

Mechanism of membrane attack by MACPF proteins
Figure 1: a) The structure of the CDC perfringolysin O [22][1] and b) the structure of Plu-MACPF [8][2]. In both proteins the two small clusters of α-helicesl that are proposed to unwind and pierce the membrane are in pink.
Figure 2: Molecular model of the pre-pore form of a MACPF protein based upon the structure of pneunolysin.[23]

Control of MACPF proteins

[edit]

Complement regulatory proteins such as CD59 function as MAC inhibitors and prevent inappropriate activity of complement against self cells (Figure 3). Biochemical studies have revealed the peptide sequences in C8α and C9 that bind to CD59.[24][25] Analysis of the MACPF domain structures reveals that these sequences map to the second cluster of helices that unfurl to span the membrane. It is therefore suggested that CD59 directly inhibits the MAC by interfering with conformational change in one of the membrane spanning regions.[8]

Other proteins that bind to the MAC include C8γ. This protein belongs to the lipocalin family and interacts with C8α. The binding site on C8α is known, however, the precise role of C8γ in the MAC remains to be understood.[26][27]

Proteins that bind MACPF domains
Figure 3: NMR structure of CD59.[28] [3].
Figure 3: Crystal structure of C8γ (green) with peptide from C8α (cyan).[27] [4].

Role in human disease

[edit]

Deficiency of C9, or other components of the MAC results in an increased susceptibility to diseases caused by gram-negative bacteria such as meningococcal meningitis.[29] Overactivity of MACPF proteins can also cause disease. Most notably, deficiency of the MAC inhibitor CD59 results in an overactivity of complement and Paroxysmal nocturnal hemoglobinuria.[30]

Perforin deficiency results in the commonly fatal disorder familial hemophagocytic lymphohistiocytosis (FHL or HLH).[6] This disease is characterised by an overactivation of lymphocytes which results in cytokine mediated organ damage.[31]

The MACPF protein DBCCR1 may function as a tumor suppressor in bladder cancer.[3][32]

Human proteins containing this domain

[edit]

C6; C7; C8A; C8B; C9; FAM5B; FAM5C; MPEG1; PRF1

References

[edit]
  1. ^ Gilbert, Robert J. C.; Mikelj, Miha; Dalla Serra, Mauro; Froelich, Christopher J.; Anderluh, Gregor (1 June 2013). "Effects of MACPF/CDC proteins on lipid membranes". Cellular and Molecular Life Sciences. 70 (12): 2083–2098. doi:10.1007/s00018-012-1153-8. ISSN 1420-9071. PMC 11114033. PMID 22983385. S2CID 17084919.
  2. ^ Peitsch MC, Tschopp J (1991). "Assembly of macromolecular pores by immune defense systems". Curr. Opin. Cell Biol. 3 (4): 710–6. doi:10.1016/0955-0674(91)90045-Z. PMID 1722985.
  3. ^ Jump up to: a b Rosado, Carlos J.; Kondos, Stephanie; Bull, Tara E.; Kuiper, Michael J.; Law, Ruby H. P.; Buckle, Ashley M.; Voskoboinik, Ilia; Bird, Phillip I.; Trapani, Joseph A. (1 September 2008). "The MACPF/CDC family of pore-forming toxins". Cellular Microbiology. 10 (9): 1765–1774. doi:10.1111/j.1462-5822.2008.01191.x. ISSN 1462-5822. PMC 2654483. PMID 18564372.
  4. ^ Tschopp J, Masson D, Stanley KK (1986). "Structural/functional similarity between proteins involved in complement- and cytotoxic T-lymphocyte-mediated cytolysis". Nature. 322 (6082): 831–4. Bibcode:1986Natur.322..831T. doi:10.1038/322831a0. PMID 2427956. S2CID 4330219.
  5. ^ Jump up to: a b Voskoboinik I, Smyth MJ, Trapani JA (2006). "Perforin-mediated target-cell death and immune homeostasis". Nat. Rev. Immunol. 6 (12): 940–52. doi:10.1038/nri1983. PMID 17124515. S2CID 39504110.
  6. ^ Jump up to: a b Voskoboinik I, Sutton VR, Ciccone A, et al. (2007). "Perforin activity and immune homeostasis: the common A91V polymorphism in perforin results in both presynaptic and postsynaptic defects in function". Blood. 110 (4): 1184–90. doi:10.1182/blood-2007-02-072850. PMID 17475905.
  7. ^ Witzel-Schlömp K, Späth PJ, Hobart MJ, et al. (1997). "The human complement C9 gene: identification of two mutations causing deficiency and revision of the gene structure". J. Immunol. 158 (10): 5043–9. doi:10.4049/jimmunol.158.10.5043. PMID 9144525. S2CID 22684521.
  8. ^ Jump up to: a b c d e f g h Rosado CJ, Buckle AM, Law RH, et al. (2007). "A Common Fold Mediates Vertebrate Defense and Bacterial Attack". Science. 317 (5844): 1548–51. Bibcode:2007Sci...317.1548R. doi:10.1126/science.1144706. PMID 17717151. S2CID 20372720.
  9. ^ Michael A. Hadders; Dennis X. Beringer & Piet Gros (2007). "Structure of C8-MACPF Reveals Mechanism of Membrane Attack in Complement Immune Defense". Science. 317 (5844): 1552–1554. doi:10.1126/science.1147103. hdl:1874/26831. PMID 17872444. S2CID 44959101.
  10. ^ Anderluh, Gregor; Lakey, Jeremy H. (1 October 2008). "Disparate proteins use similar architectures to damage membranes". Trends in Biochemical Sciences. 33 (10): 482–490. doi:10.1016/j.tibs.2008.07.004. ISSN 0968-0004. PMID 18778941.
  11. ^ Rosado, Carlos J.; Buckle, Ashley M.; Law, Ruby H. P.; Butcher, Rebecca E.; Kan, Wan-Ting; Bird, Catherina H.; Ung, Kheng; Browne, Kylie A.; Baran, Katherine (14 September 2007). "A common fold mediates vertebrate defense and bacterial attack". Science. 317 (5844): 1548–1551. Bibcode:2007Sci...317.1548R. doi:10.1126/science.1144706. ISSN 1095-9203. PMID 17717151. S2CID 20372720.
  12. ^ Kaiserman D, Bird CH, Sun J, et al. (2006). "The major human and mouse granzymes are structurally and functionally divergent". J. Cell Biol. 175 (4): 619–30. doi:10.1083/jcb.200606073. PMC 2064598. PMID 17116752.
  13. ^ Morita-Yamamuro C, Tsutsui T, Sato M, et al. (2005). "The Arabidopsis gene CAD1 controls programmed cell death in the plant immune system and encodes a protein containing a MACPF domain". Plant Cell Physiol. 46 (6): 902–12. doi:10.1093/pcp/pci095. PMID 15799997.
  14. ^ Tsutsui, Tomokazu; Morita-Yamamuro, Chizuko; Asada, Yutaka; Minami, Eiichi; Shibuya, Naoto; Ikeda, Akira; Yamaguchi, Junji (1 September 2006). "Salicylic acid and a chitin elicitor both control expression of the CAD1 gene involved in the plant immunity of Arabidopsis". Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 70 (9): 2042–2048. doi:10.1271/bbb.50700. hdl:2115/14840. ISSN 0916-8451. PMID 16960394. S2CID 37799485.
  15. ^ Oshiro N, Kobayashi C, Iwanaga S, et al. (2004). "A new membrane-attack complex/perforin (MACPF) domain lethal toxin from the nematocyst venom of the Okinawan sea anemone Actineria villosa". Toxicon. 43 (2): 225–8. doi:10.1016/j.toxicon.2003.11.017. PMID 15019483.
  16. ^ Kadota K, Ishino T, Matsuyama T, Chinzei Y, Yuda M (2004). "Essential role of membrane-attack protein in malarial transmission to mosquito host". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101 (46): 16310–5. doi:10.1073/pnas.0406187101. PMC 524694. PMID 15520375.
  17. ^ Ishino T, Chinzei Y, Yuda M (2005). "A Plasmodium sporozoite protein with a membrane attack complex domain is required for breaching the liver sinusoidal cell layer prior to hepatocyte infection". Cell. Microbiol. 7 (2): 199–208. doi:10.1111/j.1462-5822.2004.00447.x. PMID 15659064. S2CID 19341572.
  18. ^ Zheng C, Heintz N, Hatten ME (1996). "CNS gene encoding astrotactin, which supports neuronal migration along glial fibers". Science. 272 (5260): 417–9. Bibcode:1996Sci...272..417Z. doi:10.1126/science.272.5260.417. PMID 8602532. S2CID 206576029.
  19. ^ Haag ES, Sly BJ, Andrews ME, Raff RA (1999). "Apextrin, a novel extracellular protein associated with larval ectoderm evolution in Heliocidaris erythrogramma". Dev. Biol. 211 (1): 77–87. doi:10.1006/dbio.1999.9283. PMID 10373306.
  20. ^ Martin JR, Raibaud A, Ollo R (1994). "Terminal pattern elements in Drosophila embryo induced by the torso-like protein". Nature. 367 (6465): 741–5. Bibcode:1994Natur.367..741M. doi:10.1038/367741a0. PMID 8107870. S2CID 4274979.
  21. ^ Ponting CP (1999). "Chlamydial homologues of the MACPF (MAC/perforin) domain". Curr. Biol. 9 (24): R911–3. doi:10.1016/S0960-9822(00)80102-5. PMID 10608922. S2CID 7748405.
  22. ^ Rossjohn J, Feil SC, McKinstry WJ, Tweten RK, Parker MW (1997). "Structure of a cholesterol-binding, thiol-activated cytolysin and a model of its membrane form". Cell. 89 (5): 685–92. doi:10.1016/S0092-8674(00)80251-2. PMID 9182756. S2CID 8345038.
  23. ^ Tilley SJ, Orlova EV, Gilbert RJ, Andrew PW, Saibil HR (2005). "Structural basis of pore formation by the bacterial toxin pneumolysin". Cell. 121 (2): 247–56. doi:10.1016/j.cell.2005.02.033. PMID 15851031. S2CID 1613454.
  24. ^ Huang Y, Qiao F, Abagyan R, Hazard S, Tomlinson S (2006). «Определение взаимодействия связывания CD59-C9» . Дж. Биол. Химический 281 (37): 27398–404. doi : 10.1074/jbc.m603690200 . PMID   16844690 .
  25. ^ Lockert DH, Kaufman KM, Chang CP, Hüsler T, Sodetz JM, Sims PJ (1995). «Идентичность сегмента человеческого комплемента C8, распознаваемый регуляторным белком CD59» . Дж. Биол. Химический 270 (34): 19723–8. doi : 10.1074/jbc.270.8.3483 . PMID   7544344 .
  26. ^ Schreck SF, Plumb Me, Platteborze PL, et al. (1998). «Экспрессия и характеристика рекомбинантных субъединиц компонента комплемента человека C8: дальнейший анализ функции C8 Alpha и C8 Gamma» . J. Immunol . 161 (1): 311–8. doi : 10.4049/jimmunol.161.1.311 . PMID   9647238 . S2CID   86614986 .
  27. ^ Jump up to: а беременный Lovelace LL, Chiswell B, Slade DJ, Sodetz JM, Lebioda L (2007). «Кристаллическая структура белка комплемента C8gamma в комплексе с пептидом, содержащим сайт связывания C8gamma на C8Alpha: последствия для связывания лиганда C8gamma». Молекулярная иммунология . 45 (3): 750–6. doi : 10.1016/j.molimm.2007.06.359 . PMID   17692377 .
  28. ^ Kieffer B, Driscoll PC, Campbell ID, Willis AC, Van Der Merwe PA, Davis SJ (1994). «Трехмерная структура раствора внеклеточной области регуляторного белка комплемента CD59, новый домен белка клеточной поверхности, связанный с нейротоксинами ядом змеи». Биохимия . 33 (15): 4471–82. doi : 10.1021/bi00181a006 . PMID   7512825 .
  29. ^ Кира Р., Ихара К, Такада Х, Гондо К, Хара Т (1998). «Чудочная мутация в экзоне 4 гена C9 -комплемента человека является основной причиной дефицита японского комплемента C9». Гул Генет . 102 (6): 605–10. doi : 10.1007/s004390050749 . PMID   9703418 . S2CID   3227108 .
  30. ^ Уолпорт, Марк Дж. (2001). «Дополнение. Первый из двух частей». Н. Энгл. J. Med . 344 (14): 1058–66. doi : 10.1056/nejm200104053441406 . PMID   11287977 .
  31. ^ VERBSKY JW, Grossman WJ (2006). «Гемофагоцитарный лимфогистиоцитоз: диагностика, патофизиология, лечение и перспективы будущих». Энн. Медик 38 (1): 20–31. doi : 10.1080/07853890500465189 . PMID   16448985 . S2CID   30781596 .
  32. ^ Райт К.О., Бесчанный Эм, Ридер Дж. (2004). «DBCCR1 опосредует смерть в культивируемых клетках опухоли мочевого пузыря». Онкоген . 23 (1): 82–90. doi : 10.1038/sj.onc.1206642 . PMID   14712213 . S2CID   3620390 .

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 63c26e41392a560ae9f0040d493ccb80__1716779700
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/63/80/63c26e41392a560ae9f0040d493ccb80.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
MACPF - 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.)