АТФ-связывающий мотив

АТФ -связывающий мотив представляет собой последовательность из 250 остатков в первичной структуре АТФ -связывающего белка. Мотив связывания связан со структурой и/или функцией белка. ^{[ 1 ]} АТФ представляет собой молекулу энергии и может быть коферментом, участвующим в ряде биологических реакций. АТФ умеет взаимодействовать с другими молекулами через сайт связывания. Сайт связывания АТФ представляет собой среду, в которой АТФ каталитически активирует фермент и в результате гидролизуется до АДФ. ^{[ 2 ]} Связывание АТФ вызывает конформационные изменения фермента, с которым он взаимодействует. ^{[ 3 ]}

Генетическое и функциональное сходство такого мотива демонстрирует микроэволюцию : белки заимствовали одну и ту же связывающую последовательность от других ферментов, а не развивали их независимо. ^{[ 4 ]}

Сайты связывания АТФ, которые могут быть репрезентативными для мотива связывания АТФ, присутствуют во многих белках, требующих поступления энергии (от АТФ), таких как активные мембранные транспортеры , субъединицы микротрубочек , белки жгутика и различные гидролитические и протеолитические ферменты. ^{[ 5 ]}

Первичная последовательность

Короткими мотивами, включающими связывание АТФ, являются мотивы Уокера , Уокер А, также известный как P-петля, и Уокер В, а также мотив С и мотив переключения. ^{[ 6 ]}

Уокер Мотив

Сайт А Уокера имеет первичную аминокислотную последовательность GxxGxGKS или ГххГхГКТ . Письмо x может представлять собой любую аминокислоту. ^{[ 7 ]}

Мотив Walker B

Первичная аминокислотная последовательность сайта Уокера B: ххххД , в котором h представляет собой любую гидрофобную аминокислоту. ^{[ 7 ]}

Шаблон C

Мотив C, также известный как сигнатурный мотив, мотив LSGGQ или линкерный пептид, имеет первичную аминокислотную последовательность LSGGQQ/R/KQR . ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Из-за разнообразия различных аминокислот, которые можно использовать в первичной последовательности как сайта Уокера A, так и B, невариантные аминокислоты в последовательности высококонсервативны . Мутация любой из этих аминокислот повлияет на связывание АТФ или повлияет на каталитическую активность фермента. ^{[ 7 ]} Первичная аминокислотная последовательность определяет трехмерную структуру каждого мотива. ^{[ 3 ]}

Структура

Все АТФ-связывающие домены состоят примерно из 250 остатков и двух субъединиц, образуя димер . Эти остатки свернуты в шесть α-спиралей и пять β-цепей. ^{[ 7 ]}^{[ 9 ]}

Уокер Мотив

Структурно мотив Уокера А состоит из α-спирали , за которой всегда следует петля, богатая глицином. ^{[ 7 ]}

Мотив Walker B

Мотив Уокера B представляет собой β-цепь . Мотивы Уокера связаны друг с другом пептидной последовательностью, состоящей примерно из 100 остатков. Структурно эти соединительные остатки складываются в α-спиральный домен. ^{[ 7 ]}

Шаблон C

Сразу за мотивом Walker B следует фирменный мотив. ^{[ 7 ]}

Переключить мотив

Было обнаружено, что мотив переключения расположен на конце β4-цепи в АТФ-связывающих белках. ^{[ 7 ]}

Функция

Каждый мотив связывания АТФ играет разную роль, независимо от того, участвует ли он непосредственно в связывании АТФ или помогает в построении транспортера АТФ-связывающей кассеты (ABC) . ^{[ 6 ]} Молекула АТФ связывается с точкой соединения каждой субъединицы димера, что указывает на то, что АТФ находится в непосредственной близости от обеих субъединиц во время катализа. Двумя связывающими мотивами, с которыми непосредственно взаимодействует АТФ, являются остатки мотива Уокера А, расположенные на одной из субъединиц, и остатки мотива С-связывания, расположенного на другой субъединице. Связывающий мотив Уокера А имеет лизиновую боковую цепь, которая необходима для связывания АТФ. Остаток лизина образует водородные связи с атомами кислорода двух фосфатных групп АТФ, тем самым создавая близость и ориентацию АТФ в месте связывания. ^{[ 9 ]}^{[ 7 ]}

Чтобы мотив Уокера А связывался с АТФ, молекула АТФ должна находиться в сайте связывания. Сигнатурный мотив действует как сигнал для мотива Уокера А, сообщая Уокеру А знать, когда молекула АТФ связалась с сайтом связывания. Сигнатурный мотив делает это, позволяя своим остаткам распространяться из субъединицы, в которой они расположены, в другую субъединицу, где находится мотив Уокера А. Для завершения каталитически активной структуры необходимо, чтобы АТФ связывался с обоими нуклеотидсвязывающими доменами. ^{[ 9 ]}

аминокислоты Мотив Уокера B содержит глутамат в короткой последовательности. Глутамат можно использовать для нуклеофильной атаки на молекулу АТФ. ^{[ 6 ]}

В мотиве связывания переключателя обнаружен остаток гистидина . Функция гистидина заключается в каталитическом влиянии на реакцию путем контактирования остатков через границу раздела димеров, включая мотив Уокера A и мотив Уокера B. Именно остаток гистидина образует прочную связь между связыванием молекулы АТФ и димера. ^{[ 6 ]}^{[ 9 ]}

После гидролиза АДФ должно произойти конформационное изменение , чтобы отделить кассету, связывающую АТФ. Это разделение обусловлено электростатическим отталкиванием продукта ADP, который связан с мотивом A Уокера, а неорганический фосфатный продукт связан с мотивом C. ^{[ 10 ]}

Ссылки

^ Лю, Цзиньфэн; Рост, Буркхард (1 февраля 2003 г.). «Домены, мотивы и кластеры в белковой вселенной». Современное мнение в области химической биологии . 7 (1): 5–11. дои : 10.1016/s1367-5931(02)00003-0 . ISSN 1367-5931 . ПМИД 12547420 .
^ Чаухан, Джагат С.; Мишра, Нитиш К.; Рагхава, Гаджендра PS (19 декабря 2009 г.). «Идентификация АТФ-связывающих остатков белка по его первичной последовательности» . БМК Биоинформатика . 10 : 434. дои : 10.1186/1471-2105-10-434 . ISSN 1471-2105 . ПМК 2803200 . ПМИД 20021687 .
^ Jump up to: ^а ^б Г., Воэт, Юдит; В., Пратт, Шарлотта (29 февраля 2016 г.). Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9781118918432 . OCLC 910538334 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Чен, Де-Хуа; Чанг, Эндрю Ин-Фей; Ляо, Бен-Ян; Ян, Чэнь-Сян (25 марта 2017 г.). «Функциональная характеристика последовательностей мотивов при очищающем отборе» . Исследования нуклеиновых кислот . 41 (4): 2105–2120. дои : 10.1093/нар/gks1456 . ISSN 0305-1048 . ПМЦ 3575792 . ПМИД 23303791 .
^ Рис, Дуглас К.; Джонсон, Эрик; Левинсон, Одед (25 марта 2017 г.). «Транспортеры ABC: сила перемен» . Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология . 10 (3): 218–227. дои : 10.1038/nrm2646 . ISSN 1471-0072 . ПМЦ 2830722 . ПМИД 19234479 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Холленштейн, Каспар; Доусон, Роджер Дж. П.; Лохер, Каспар П. (1 августа 2007 г.). «Структура и механизм белков-транспортеров ABC». Современное мнение в области структурной биологии . 17 (4): 412–418. дои : 10.1016/j.sbi.2007.07.003 . ISSN 0959-440X . ПМИД 17723295 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Шнайдер, Эрвин; Ханке, Сабина (1 апреля 1998 г.). «Транспортные системы АТФ-связывающей кассеты (ABC): функциональные и структурные аспекты АТФ-гидролизующих субъединиц/доменов» . Обзоры микробиологии FEMS . 22 (1): 1–20. дои : 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00358.x . ISSN 0168-6445 . ПМИД 9640644 .
^ Кумар, Антреш; Шукла, Сунит; Мандал, Аджит; Шукла, Судханшу; Амбудкар, Суреш В.; Прасад, Раджендра (07 марта 2017 г.). «Дивергентные сигнатурные мотивы нуклеотидсвязывающих доменов мультилекарственного переносчика ABC, CaCdr1p патогенного Candida albicans, функционально асимметричны и невзаимозаменяемы» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1798 (9): 1757–1766. дои : 10.1016/j.bbamem.2010.05.017 . ISSN 0006-3002 . ПМЦ 2917344 . ПМИД 20546701 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Дэвидсон, Эми Л.; Дасса, Эли; Орел, Седрик; Чен, Цзюэ (01 июня 2008 г.). «Структура, функции и эволюция бактериальных АТФ-связывающих кассетных систем» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 72 (2): 317–364. дои : 10.1128/MMBR.00031-07 . ISSN 1092-2172 . ПМЦ 2415747 . ПМИД 18535149 .
^ Смит, Пол С.; Карпович, Натан; Миллен, Линда; Муди, Джонатан Э.; Розен, Джейн; Томас, Филип Дж.; Хант, Джон Ф. (25 марта 2017 г.). «Связывание АТФ с моторным доменом с помощью транспортера ABC приводит к образованию нуклеотидного сэндвич-димера» . Молекулярная клетка . 10 (1): 139–149. дои : 10.1016/S1097-2765(02)00576-2 . ISSN 1097-2765 . ПМЦ 3516284 . ПМИД 12150914 .

[1] Лю, Цзиньфэн; Рост, Буркхард (1 февраля 2003 г.). «Домены, мотивы и кластеры в белковой вселенной». Современное мнение в области химической биологии . 7 (1): 5–11. дои : 10.1016/s1367-5931(02)00003-0 . ISSN 1367-5931 . ПМИД 12547420 .

[2] Чаухан, Джагат С.; Мишра, Нитиш К.; Рагхава, Гаджендра PS (19 декабря 2009 г.). «Идентификация АТФ-связывающих остатков белка по его первичной последовательности» . БМК Биоинформатика . 10 : 434. дои : 10.1186/1471-2105-10-434 . ISSN 1471-2105 . ПМК 2803200 . ПМИД 20021687 .

[:1-3] Jump up to: ^а ^б Г., Воэт, Юдит; В., Пратт, Шарлотта (29 февраля 2016 г.). Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9781118918432 . OCLC 910538334 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[4] Чен, Де-Хуа; Чанг, Эндрю Ин-Фей; Ляо, Бен-Ян; Ян, Чэнь-Сян (25 марта 2017 г.). «Функциональная характеристика последовательностей мотивов при очищающем отборе» . Исследования нуклеиновых кислот . 41 (4): 2105–2120. дои : 10.1093/нар/gks1456 . ISSN 0305-1048 . ПМЦ 3575792 . ПМИД 23303791 .

[5] Рис, Дуглас К.; Джонсон, Эрик; Левинсон, Одед (25 марта 2017 г.). «Транспортеры ABC: сила перемен» . Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология . 10 (3): 218–227. дои : 10.1038/nrm2646 . ISSN 1471-0072 . ПМЦ 2830722 . ПМИД 19234479 .

[:0-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Холленштейн, Каспар; Доусон, Роджер Дж. П.; Лохер, Каспар П. (1 августа 2007 г.). «Структура и механизм белков-транспортеров ABC». Современное мнение в области структурной биологии . 17 (4): 412–418. дои : 10.1016/j.sbi.2007.07.003 . ISSN 0959-440X . ПМИД 17723295 .

[:2-7] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Шнайдер, Эрвин; Ханке, Сабина (1 апреля 1998 г.). «Транспортные системы АТФ-связывающей кассеты (ABC): функциональные и структурные аспекты АТФ-гидролизующих субъединиц/доменов» . Обзоры микробиологии FEMS . 22 (1): 1–20. дои : 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00358.x . ISSN 0168-6445 . ПМИД 9640644 .

[8] Кумар, Антреш; Шукла, Сунит; Мандал, Аджит; Шукла, Судханшу; Амбудкар, Суреш В.; Прасад, Раджендра (07 марта 2017 г.). «Дивергентные сигнатурные мотивы нуклеотидсвязывающих доменов мультилекарственного переносчика ABC, CaCdr1p патогенного Candida albicans, функционально асимметричны и невзаимозаменяемы» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1798 (9): 1757–1766. дои : 10.1016/j.bbamem.2010.05.017 . ISSN 0006-3002 . ПМЦ 2917344 . ПМИД 20546701 .

[:3-9] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Дэвидсон, Эми Л.; Дасса, Эли; Орел, Седрик; Чен, Цзюэ (01 июня 2008 г.). «Структура, функции и эволюция бактериальных АТФ-связывающих кассетных систем» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 72 (2): 317–364. дои : 10.1128/MMBR.00031-07 . ISSN 1092-2172 . ПМЦ 2415747 . ПМИД 18535149 .

[10] Смит, Пол С.; Карпович, Натан; Миллен, Линда; Муди, Джонатан Э.; Розен, Джейн; Томас, Филип Дж.; Хант, Джон Ф. (25 марта 2017 г.). «Связывание АТФ с моторным доменом с помощью транспортера ABC приводит к образованию нуклеотидного сэндвич-димера» . Молекулярная клетка . 10 (1): 139–149. дои : 10.1016/S1097-2765(02)00576-2 . ISSN 1097-2765 . ПМЦ 3516284 . ПМИД 12150914 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]