Jump to content

АТФ7А

АТФ7А
Доступные структуры
ПДБ Поиск ортологов: PDBe RCSB
Идентификаторы
Псевдонимы ATP7A , DSMAX, MK, MNK, SMAX3, АТФаза, переносящая медь альфа
Внешние идентификаторы Опустить : 300011 ; МГИ : 99400 ; Гомологен : 35 ; Генные карты : ATP7A ; ОМА : ATP7A – ортологи
Ортологи
Разновидность Человек Мышь
Входить
Вместе
ЮниПрот
RefSeq (мРНК)

НМ_000052
НМ_001282224

НМ_001109757
НМ_009726

RefSeq (белок)

НП_000043
НП_001269153

НП_001103227
НП_033856

Местоположение (UCSC) Chr X: 77,91 – 78,05 Мб Chr X: 105.07 – 105.17 Мб
в PubMed Поиск [3] [4]
Викиданные
Просмотр/редактирование человека Просмотр/редактирование мыши

ATP7A , также известный как белок Менкеса ( MNK транспортирующую медь ), представляет собой АТФазу P-типа, , которая использует энергию, возникающую в результате гидролиза АТФ, для транспортировки Cu(I) через клеточные мембраны. Белок ATP7A является трансмембранным белком и экспрессируется в кишечнике и всех тканях, кроме печени. В кишечнике ATP7A регулирует всасывание Cu(I) в организме человека путем транспортировки Cu(I) из тонкого кишечника в кровь. В других тканях ATP7A перемещается между аппаратом Гольджи и клеточной мембраной для поддержания надлежащей концентрации Cu(I) (поскольку в клетке нет свободного Cu(I), все ионы Cu(I) прочно связаны) в клетке и обеспечивает определенные ферменты Cu(I) (например, пептидил-α-монооксигеназу , тирозиназу и лизилоксидазу ). Х-сцепленное наследственное летальное генетическое заболевание гена ATP7A вызывает болезнь Менкеса — дефицит меди, приводящий к ранней детской смертности. [5]

Ген ATP7A расположен на длинном (q) плече Х-хромосомы на участке Xq21.1. Кодируемый белок ATP7A содержит 1500 аминокислот. [6] Обнаружено по меньшей мере 12 мутаций этого гена, вызывающих заболевания. [7] Мутации/добавления/удаления этого гена часто вызывают дефицит меди, что приводит к прогрессирующей нейродегенерации и смерти детей. [8]

Структура

[ редактировать ]

ATP7A представляет собой трансмембранный белок , N- и C-концы которого ориентированы к цитозолю (см. Рисунок). Он очень гомологичен белку ATP7B . ATP7A содержит три основных функциональных домена: [9] [10] [11] [12]

  1. Восемь трансмембранных сегментов , образующих канал и позволяющих Cu (I) проходить через мембрану;
  2. АТФ-связывающий домен;
  3. Большой N-концевой цитозольный домен, содержащий шесть повторяющихся сайтов связывания Cu(I), каждый из которых содержит мотив GMTCXXC.
Предлагаемая структура белка-переносчика меди ATP7A

Многие мотивы в структуре ATP7A консервативны: [11]

  • Мотив TGEA расположен в петле на цитозольной стороне между трансмембранными сегментами 4 и 5 и участвует в переносе энергии.
  • Мотив CPC, расположенный в трансмембранном сегменте 6, является общим для всех АТФаз, транспортирующих тяжелые металлы.

Между трансмембранными сегментами 6 и 7 расположена большая цитоплазматическая петля, в которой расположены три мотива: DKTG, SEHPL и GDGXND.

  • Мотив DKTG необходим для правильного функционирования АТФазы. Остаток аспарагиновой кислоты (D) фосфорилируется во время транспортных циклов.
  • Мотив SEHPL существует только в АТФазах P-типа, транспортирующих тяжелые металлы. Без остатка гистидина (H) ATP7A может не функционировать должным образом.
  • Считается, что мотив GDGXND вблизи трансмембранного сегмента 7 содержит в основном α-спирали и служит структурной опорой.

Шесть сайтов связывания Cu(I) на N-конце связывают по одному Cu(I) каждый. Этот сайт связывания неспецифичен для Cu(I) и может связывать ионы различных переходных металлов. Cd(II), Au(III) и Hg(II) связываются с местом связывания более прочно, чем Zn(II), тогда как Mn(II) и Ni(II) имеют более низкое сродство по сравнению с Zn(II). В случае Cu(I) возможный кооперативный механизм связывания наблюдается . Когда концентрация Cu(I) низкая, Cu(I) имеет более низкое сродство к ATP7A по сравнению с Zn(II); по мере увеличения концентрации Cu(I) наблюдается резкое увеличение сродства Cu(I) к белку. [11]

Конформационные изменения

[ редактировать ]

Два остатка цистеина (C) в каждом сайте связывания Cu(I) координированы с Cu(I) с углом S-Cu(I)-S от 120 до 180° и расстоянием Cu-S 2,16 Å. Экспериментальные результаты с гомологичным белком ATP7B позволяют предположить, что в этом участвуют восстанавливающие реагенты, и при связывании Cu(I) дисульфидная связь между остатками цистеина разрывается, поскольку цистеин начинает связываться с Cu(I), что приводит к серии конформационных изменений на N-концевой белок и, возможно, активирующий Cu(I)-транспортирующую активность других цитозольных петель. [11]

Из шести центров связывания меди(I) два считаются достаточными для функции транспорта Cu(I). Причина существования шести сайтов связывания остается не до конца понятной. Однако некоторые ученые предположили, что остальные четыре места могут служить детекторами концентрации Cu(I). [9]

Транспортный механизм

[ редактировать ]

АТФ7А принадлежит к семейству транспортеров, называемому АТФазами Р-типа , которые катализируют аутофосфорилирование ключевого консервативного остатка аспарагиновой кислоты (D) внутри фермента. Первым шагом является связывание АТФ с АТФ-связывающим доменом и связывание Cu(I) с трансмембранной областью. Затем ATP7A фосфорилируется по ключевому остатку аспарагиновой кислоты (D) в высококонсервативном мотиве DKTG, что сопровождается высвобождением Cu(I). Последующее дефосфорилирование промежуточного продукта завершает каталитический цикл. В каждом цикле ATP7A преобразуется как минимум в две разные конформации: E1 и E2. В состоянии E1 Cu(I) прочно связан с сайтами связывания на цитоплазматической стороне; в состоянии E2 сродство ATP7A к Cu(I) снижается и Cu(I) высвобождается на внеклеточной стороне. [13]

ATP7A важен для регуляции меди Cu(I) у млекопитающих. [10] Этот белок обнаруживается в большинстве тканей, но не экспрессируется в печени. [11] В тонком кишечнике белок ATP7A помогает контролировать всасывание Cu(I) из пищи. После того, как ионы Cu(I) абсорбируются энтероцитами , необходим ATP7A для их переноса через базолатеральную мембрану в кровоток. [9]

В других органах и тканях белок ATP7A выполняет двойную роль и перемещается между двумя местами внутри клетки. Белок обычно находится в клеточной структуре, называемой аппаратом Гольджи , которая модифицирует и транспортирует вновь вырабатываемые ферменты и другие белки. Здесь ATP7A поставляет Cu(I) определенным ферментам (например, пептидил-α-монооксигеназе , тирозиназе и лизилоксидазе). [9] ), которые имеют решающее значение для структур и функций мозга, костей, кожи, волос, соединительной ткани и нервной системы. Однако если уровни Cu(I) в клеточной среде повышены, ATP7A перемещается к клеточной мембране и удаляет избыток Cu(I) из клетки. [8] [10]

Функции АТФ7А в некоторых тканях организма человека следующие: [10]

Салфетка Расположение Функция
Почка Экспрессируется в эпителиальных клетках проксимальных и дистальных почечных канальцев. Удаляет избыток Cu(I) для поддержания уровня Cu(I) в почках.
Паренхима В цитотрофобласте , синцитиотрофобласте и эндотелиальных клетках сосудов плода. Доставляет Cu(I) к плацентарным купроферментам и транспортирует Cu(I) в кровообращение плода.
Центральная нервная система Различные локации Распределяет Cu(I) в различных отделах центральной нервной системы.

Взаимодействия

[ редактировать ]

Было показано, что ATP7A взаимодействует с ATOX1 и GLRX . Антиоксидант 1 медный шаперон (ATOX1) необходим для поддержания гомеостаза меди Cu (I) в клетке. Он может связывать и транспортировать цитозольный Cu(I) к ATP7A в транс-сети Гольджи. Глутаредоксин-1 (GRX1) также необходим для функции ATP7A. Он способствует связыванию Cu(I) для последующего транспорта, катализируя восстановление дисульфидных мостиков. Он также может катализировать реакцию деглутатионилирования остатков C (цистеина) в шести Cu(I)-связывающих мотивах GMTCXXC. [10]

Клиническое значение

[ редактировать ]

Болезнь Менкеса вызвана мутациями гена ATP7A. [14] Исследователи выявили различные мутации ATP7A, которые вызывают болезнь Менкеса и синдром затылочного рога (СГЗ), более легкую форму болезни Менкеса. Многие из этих мутаций удаляют часть гена и, по прогнозам, приводят к образованию укороченного белка ATP7A, который не способен транспортировать Cu(I). Другие мутации вводят дополнительные пары оснований ДНК или используют неправильные пары оснований, что приводит к тому, что белки ATP7A не функционируют должным образом. [6]

Измененные белки, возникающие в результате мутаций ATP7A, ухудшают усвоение меди из пищи, не могут доставлять медь определенным ферментам или застревают в клеточной мембране, не имея возможности перемещаться вперед и назад от аппарата Гольджи. В результате нарушения активности белка АТФ7А медь плохо распределяется по клеткам организма. Медь накапливается в некоторых тканях, таких как тонкий кишечник и почки, в то время как в мозге и других тканях уровень ее содержания необычно низок. [8] [9] Снижение поступления меди может снизить активность многочисленных медьсодержащих ферментов, которые необходимы для структуры и функционирования костей, кожи, волос, кровеносных сосудов и нервной системы. [8] [10] Медь также имеет решающее значение для распространения прионных белков, а у мышей с мутациями в Atp7a наблюдается отсроченное начало прионной болезни. [15] Стал доступен обширный ресурс клинически аннотированных генетических вариантов гена ATP7A. [16] подтверждение рекомендаций Американского колледжа медицинской генетики и геномики по интерпретации вариантов последовательностей.

Торможение

[ редактировать ]

Было показано, что ингибитор протонной помпы омепразол блокирует АТФ7А в дополнение к его более известной роли по блокированию АТФ4А.

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000165240 Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ Jump up to: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000033792 Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ «Ссылка на Human PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ Тюмер З., Мёллер Л.Б., Хорн Н. (1999). «Спектр мутаций ATP7A, дефектного гена при болезни Менкеса». Транспорт меди и его нарушения . Достижения экспериментальной медицины и биологии. Том. 448. стр. 83–95. дои : 10.1007/978-1-4615-4859-1_7 . ISBN  978-1-4613-7204-2 . ПМИД   10079817 .
  6. ^ Jump up to: а б Кодама Х., Мурата Ю. (август 1999 г.). «Молекулярная генетика и патофизиология болезни Менкеса». Международная педиатрия . 41 (4): 430–5. дои : 10.1046/j.1442-200x.1999.01091.x . ПМИД   10453200 . S2CID   19509148 .
  7. ^ Шимчикова Д., Хенеберг П. (декабрь 2019 г.). «Уточнение прогнозов эволюционной медицины на основе клинических данных о проявлениях менделевских болезней» . Научные отчеты . 9 (1): 18577. Бибкод : 2019NatSR...918577S . дои : 10.1038/s41598-019-54976-4 . ПМК   6901466 . ПМИД   31819097 .
  8. ^ Jump up to: а б с д и Луценко С., Гупта А., Беркхед Дж.Л., Зузель В. (август 2008 г.). «Клеточная многозадачность: двойная роль человеческих Cu-АТФаз в доставке кофакторов и внутриклеточном балансе меди» . Архив биохимии и биофизики . 476 (1): 22–32. дои : 10.1016/j.abb.2008.05.005 . ПМК   2556376 . ПМИД   18534184 .
  9. ^ Jump up to: а б с д и Бертини И., Грей Х., Стифель Э., Валентайн Дж. (2006). Биологическая неорганическая химия: строение и реакционная способность . Саусалито, Калифорния: Университетские научные книги. ISBN  978-1-891389-43-6 .
  10. ^ Инеси Дж., Пиланкатта Р., Тадини-Буонинсеньи Ф. (октябрь 2014 г.). «Биохимическая характеристика медных АТФаз Р-типа» . Биохимический журнал . 463 (2): 167–76. дои : 10.1042/BJ20140741 . ПМЦ   4179477 . ПМИД   25242165 .
  11. ^ Банки Л., Бертини И., Кантини Ф., Чиофи-Баффони С. (август 2010 г.). «Клеточное распределение меди: подход механистической системной биологии» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 67 (15): 2563–89. дои : 10.1007/s00018-010-0330-x . ПМЦ   11115773 . ПМИД   20333435 . S2CID   41967295 .
  12. ^ Хордыевска А., Попиолек Л., Кокот Ю. (август 2014 г.). «Многоликость меди в медицине и лечении» . Биометаллы . 27 (4): 611–21. дои : 10.1007/s10534-014-9736-5 . ПМЦ   4113679 . ПМИД   24748564 .
  13. ^ Сиггс О.М., Cruite JT, Du X, Ручманн С., Маслия Э., Бетлер Б., Олдстоун М.Б. (август 2012 г.). «Нарушение гомеостаза меди из-за мутации Atp7a задерживает начало прионной болезни» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 109 (34): 13733–8. дои : 10.1073/pnas.1211499109 . ПМК   3427069 . ПМИД   22869751 .
  14. ^ «ATP7Agen - комплексный ресурс клинически аннотированных вариантов гена ATP7A» . clingen.igib.res.in . Проверено 6 июля 2020 г.

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 78962e165538c31273f5630935d69894__1716778860
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/78/94/78962e165538c31273f5630935d69894.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
ATP7A - 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.)