Jump to content

Белковая дисульфид-изомераза

Белковая дисульфид-изомераза
Структурная картина протеиндисульфидизомеразы человека (PDB 1BJX)
Идентификаторы
Символ ?
ИнтерПро ИПР005792
Белковая дисульфид-изомераза
Идентификаторы
Номер ЕС. 5.3.4.1
Номер CAS. 37318-49-3
Базы данных
ИнтЭнк вид IntEnz
БРЕНДА БРЕНДА запись
Экспаси Просмотр NiceZyme
КЕГГ КЕГГ запись
МетаЦик метаболический путь
ПРЯМОЙ профиль
PDB Структуры RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтология АмиГО / QuickGO
Поиск
PMCarticles
PubMedarticles
NCBIproteins
семейство протеиндисульфидизомераз А, член 2
Идентификаторы
Символ ПДИА2
Альт. символы ПДИП
ген NCBI 64714
HGNC 14180
МОЙ БОГ 608012
RefSeq НМ_006849
ЮниПрот Q13087
Другие данные
Локус Хр. 16 п13.3
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro
семейство протеиндисульфидизомераз А, член 3
Идентификаторы
Символ PDIA3
Альт. символы ГРП58
ген NCBI 2923
HGNC 4606
МОЙ БОГ 602046
RefSeq НМ_005313
ЮниПрот P30101
Другие данные
Локус Хр. 15 q15
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro
семейство протеиндисульфидизомераз А, член 4
Идентификаторы
Символ ПДИА4
ген NCBI 9601
HGNC 30167
RefSeq НМ_004911
ЮниПрот P13667
Другие данные
Локус 7 q35
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro
семейство протеиндисульфидизомераз А, член 5
Идентификаторы
Символ PDIA5
ген NCBI 10954
HGNC 24811
RefSeq НМ_006810
ЮниПрот Q14554
Другие данные
Номер ЕС 5.3.4.1
Локус Хр. 3 q21.1
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro
семейство протеиндисульфидизомераз А, член 6
Идентификаторы
Символ PDIA6
Альт. символы TXNDC7
ген NCBI 10130
HGNC 30168
RefSeq НМ_005742
ЮниПрот Q15084
Другие данные
Локус Хр. 2 п25.1
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro

Протеиндисульфидизомераза ( EC 5.3.4.1 ), или PDI, представляет собой фермент эндоплазматической сети (ER) эукариот и периплазмы бактерий, который катализирует образование и разрыв дисульфидных связей между остатками цистеина внутри белков при их сворачивании. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Это позволяет белкам быстро находить правильное расположение дисульфидных связей в полностью свернутом состоянии, и поэтому фермент катализирует сворачивание белка .

Структура

[ редактировать ]

Белково-дисульфид-изомераза имеет два каталитических тиоредоксин- подобных домена (активные центры), каждый из которых содержит канонический мотив CGHC, и два некаталитических домена. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Эта структура аналогична структуре ферментов, ответственных за окислительную сворачивание в межмембранном пространстве митохондрий; примером этого является импорт и сборка митохондриального IMS (Mia40), который имеет 2 каталитических домена, содержащих CX 9 C, который подобен домену CGHC PDI. [ 7 ] Бактериальный DsbA , ответственный за окислительное сворачивание, также имеет тиоредоксиновый домен CXXC. [ 8 ]

Первичная структура протеиндисульфидизомеразы с последовательностью доменов

Складывание белка

[ редактировать ]

PDI проявляет оксидоредуктазные и изомеразные свойства, оба из которых зависят от типа субстрата, который связывается с протеиндисульфидизомеразой, и изменений в окислительно-восстановительном состоянии протеиндисульфидизомеразы. [ 4 ] Эти виды активности позволяют осуществлять окислительное сворачивание белков. Окислительное сворачивание включает окисление восстановленных остатков цистеина возникающих белков; при окислении этих остатков цистеина образуются дисульфидные мостики, которые стабилизируют белки и позволяют создавать нативные структуры (а именно третичные и четвертичные структуры). [ 4 ]

Механизм и путь регулярного окислительного сворачивания

[ редактировать ]

PDI конкретно отвечает за сворачивание белков в ЭР. [ 6 ] В развернутом белке остаток цистеина образует смешанный дисульфид с остатком цистеина в активном центре (мотив CGHC) протеиндисульфид-изомеразы. Второй остаток цистеина затем образует стабильный дисульфидный мостик внутри субстрата , оставляя два цистеиновых остатка в активном центре протеиндисульфид-изомеразы в восстановленном состоянии. [ 4 ]

ПДИА1

После этого PDI может быть регенерирован в свою окисленную форму в эндоплазматическом ретикулуме путем переноса электронов на реокисляющиеся белки, такие как ER оксидоредуктин 1 (Ero 1), VKOR (эпоксидредуктаза витамина К), глутатионпероксидаза (Gpx7/8) и PrxIV (пероксиредоксин IV). ). [ 4 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 6 ] Считается, что Ero1 является основным реокисляющим белком PDI, и путь повторного окисления PDI для Ero1 более изучен, чем у других белков. [ 10 ] Ero1 принимает электроны от PDI и отдает эти электроны молекулам кислорода в ЭР, что приводит к образованию перекиси водорода. [ 10 ]

Механизм неправильной свертки белка

[ редактировать ]

Восстановленная (дитиоловая) форма протеиндисульфидизомеразы способна катализировать восстановление неправильно сформированного дисульфидного мостика субстрата либо за счет редуктазной активности, либо за счет активности изомеразы. [ 11 ] В редуктазном методе неправильно свернутая дисульфидная связь субстрата преобразуется в пару восстановленных остатков цистеина путем переноса электронов от глутатиона и НАДФН. После этого происходит нормальное сворачивание с образованием окислительной дисульфидной связи между правильными парами остатков цистеина субстрата, что приводит к правильно свернутому белку. Для изомеразного метода внутримолекулярная перегруппировка функциональных групп субстрата катализируется вблизи N-конца каждого активного центра. [ 4 ] Следовательно, протеиндисульфидизомераза способна катализировать посттрансляционную модификацию дисульфидного обмена .

Редокс-сигнализация

[ редактировать ]

В хлоропластах одноклеточных водорослей Chlamydomonas Reinhardtii протеиндисульфид-изомераза RB60 служит окислительно-восстановительным сенсорным компонентом м- РНК-связывающего белкового комплекса, участвующего в фоторегуляции трансляции psbA, РНК, кодирующей коровый белок D1 фотосистемы II . Было также высказано предположение, что протеиндисульфидизомераза играет роль в образовании регуляторных дисульфидных связей в хлоропластах. [ 12 ]

Другие функции

[ редактировать ]

Иммунная система

[ редактировать ]

Протеиндисульфидизомераза помогает загружать антигенные пептиды в MHC класса I. молекулы Эти молекулы (MHC I) связаны с презентацией пептидов антигенпрезентирующими клетками при иммунном ответе .

Было обнаружено, что протеиндисульфид-изомераза участвует в разрыве связей белка ВИЧ gp120 во время ВИЧ-инфицирования CD4- положительных клеток и необходима для ВИЧ-инфицирования лимфоцитов и моноцитов. [ 13 ] Некоторые исследования показали, что он доступен при ВИЧ-инфекции на поверхности клетки, сгруппированной вокруг белка CD4. Однако противоречивые исследования показали, что он недоступен на поверхности клеток, а вместо этого обнаруживается в значительных количествах в плазме крови.

Деятельность сопровождающего

[ редактировать ]

Другая важная функция протеиндисульфид-изомеразы связана с ее активностью в качестве шаперона ; его домен b' способствует связыванию неправильно свернутого белка для последующей деградации . [ 4 ] Это регулируется тремя мембранными белками ЭР: протеинкиназой РНК-подобной киназой эндоплазматического ретикулума (PERK), инозитол-требующей киназой 1 (IRE1) и активирующим фактором транскрипции 6 (ATF6). [ 4 ] [ 14 ] Они реагируют на высокие уровни неправильно свернутых белков в ЭР через внутриклеточные сигнальные каскады, которые могут активировать шаперонную активность PDI. [ 4 ] Эти сигналы также могут инактивировать трансляцию этих неправильно свернутых белков, поскольку каскад движется от ЭР к ядру. [ 4 ]

Анализы активности

[ редактировать ]

Анализ мутности инсулина : протеиндисульфид-изомераза разрывает две дисульфидные связи между двумя цепями инсулина (a и b), что приводит к осаждению b-цепи. Это осаждение можно отслеживать при длине волны 650 нм, что косвенно используется для мониторинга активности протеиндисульфидизомеразы. [ 15 ] Чувствительность этого анализа находится в микромолярном диапазоне.

Анализ ScРНКазы : протеиндисульфид-изомераза преобразует скремблированную (неактивную) РНКазу в нативную (активную) РНКазу, которая в дальнейшем действует на свой субстрат. [ 16 ] Чувствительность находится в микромолярном диапазоне.

Анализ Di-E-GSSG : это флуорометрический анализ , который может обнаружить пикомолярные количества протеиндисульфидизомеразы и, следовательно, является наиболее чувствительным на сегодняшний день анализом для определения активности протеиндисульфидизомеразы. [ 17 ] Di-E-GSSG имеет две эозина молекулы , присоединенные к окисленному глутатиону (GSSG). Близость молекул эозина приводит к тушению его флуоресценции. Однако при разрыве дисульфидной связи протеиндисульфидизомеразой флуоресценция увеличивается в 70 раз.

Стресс и торможение

[ редактировать ]

Эффекты нитрозативного стресса

[ редактировать ]

Нарушение окислительно-восстановительной регуляции приводит к усилению нитрозативного стресса в эндоплазматическом ретикулуме. Такие неблагоприятные изменения в нормальной клеточной среде восприимчивых клеток, например нейронов, приводят к нефункционированию тиолсодержащих ферментов. [ 14 ] Более конкретно, протеиндисульфидизомераза больше не может фиксировать неправильно свернутые белки, если к ее тиоловой группе в активном центре присоединена группа монооксида азота; в результате в нейронах происходит накопление неправильно свернутых белков, что связано с развитием нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. [ 4 ] [ 14 ]

Торможение

[ редактировать ]

В связи с ролью протеиндисульфидизомеразы в ряде болезненных состояний были разработаны низкомолекулярные ингибиторы протеиндисульфидизомеразы. Эти молекулы могут необратимо воздействовать на активный центр протеиндисульфид-изомеразы. [ 18 ] или обратимо. [ 19 ]

Было показано, что активность протеиндисульфид-изомеразы ингибируется красным вином и виноградным соком, что может служить объяснением французского парадокса . [ 20 ]

Гены человека, кодирующие белково-дисульфид-изомеразы, включают: [ 3 ] [ 21 ] [ 22 ]

  1. ^ Уилкинсон Б., Гилберт Х.Ф. (июнь 2004 г.). «Протеиндисульфидизомераза». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Белки и протеомика . 1699 (1–2): 35–44. дои : 10.1016/j.bbapap.2004.02.017 . ПМИД   15158710 .
  2. ^ Грубер CW, Семазар М., Херас Б., Мартин Дж.Л., Крейк DJ (август 2006 г.). «Протеиндисульфидизомераза: структура окислительного сворачивания». Тенденции биохимических наук . 31 (8): 455–64. дои : 10.1016/j.tibs.2006.06.001 . ПМИД   16815710 .
  3. ^ Перейти обратно: а б Галлиган Дж. Дж., Петерсен Д. Р. (июль 2012 г.). «Семейство генов белковой дисульфид-изомеразы человека» . Геномика человека . 6 (1): 6. дои : 10.1186/1479-7364-6-6 . ПМК   3500226 . ПМИД   23245351 .
  4. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Перри Э.Р., Томас С.Дж., Парах С., Спенсер Д.М., Аткин Дж.Д. (2016). «Развернутый белковый ответ и роль протеиндисульфидизомеразы в нейродегенерации» . Границы клеточной биологии и биологии развития . 3 : 80. дои : 10.3389/fcell.2015.00080 . ПМК   4705227 . ПМИД   26779479 .
  5. ^ Bechtel TJ, Weerapana E (март 2017 г.). «От структуры к окислительно-восстановительному потенциалу: разнообразные функциональные роли дисульфидов и последствия при заболеваниях» . Протеомика . 17 (6): 10.1002/pmic.201600391. дои : 10.1002/pmic.201600391 . ПМК   5367942 . ПМИД   28044432 .
  6. ^ Перейти обратно: а б с Соареш Моретти AI, Мартинс Лауриндо FR (март 2017 г.). «Белковые дисульфид-изомеразы: окислительно-восстановительные связи внутри и снаружи эндоплазматического ретикулума». Архив биохимии и биофизики . Химия окислительно-восстановительной сигнализации. 617 : 106–119. дои : 10.1016/j.abb.2016.11.007 . ПМИД   27889386 .
  7. ^ Эрдоган А.Дж., Ример Дж. (январь 2017 г.). «Митохондриальная дисульфидная реле и его субстраты: механизмы здоровья и болезней». Исследования клеток и тканей . 367 (1): 59–72. дои : 10.1007/s00441-016-2481-z . ПМИД   27543052 . S2CID   35346837 .
  8. ^ Ху Ш., Пик Дж.А., Раттиган Э., Тейлор Р.К., Мартин Дж.Л. (апрель 1997 г.). «Структура TcpG, катализатора сворачивания белка DsbA холерного вибриона» . Журнал молекулярной биологии . 268 (1): 137–46. дои : 10.1006/jmbi.1997.0940 . ПМИД   9149147 .
  9. ^ Манганас П., Макферсон Л., Токатлидис К. (январь 2017 г.). «Окислительный биогенез белков и окислительно-восстановительная регуляция в митохондриальном межмембранном пространстве» . Исследования клеток и тканей . 367 (1): 43–57. дои : 10.1007/s00441-016-2488-5 . ПМК   5203823 . ПМИД   27632163 .
  10. ^ Перейти обратно: а б с Ока О.Б., Йео ХАЙ, Буллейд, Нью-Джерси (июль 2015 г.). «Тиол-дисульфидный обмен между оксидоредуктазами семейства PDI сводит на нет потребность в оксидазе или редуктазе для каждого фермента» . Биохимический журнал . 469 (2): 279–88. дои : 10.1042/bj20141423 . ПМЦ   4613490 . ПМИД   25989104 .
  11. ^ Хатахет Ф., Раддок Л.В. (октябрь 2007 г.). «Распознавание субстрата протеиндисульфидизомеразами». Журнал ФЭБС . 274 (20): 5223–34. дои : 10.1111/j.1742-4658.2007.06058.x . ПМИД   17892489 . S2CID   9455925 .
  12. ^ Виттенберг Г., Данон А. (2008). «Образование дисульфидной связи в хлоропластах». Наука о растениях . 175 (4): 459–466. doi : 10.1016/j.plantsci.2008.05.011 .
  13. ^ Райзер Х.Дж., Флюкигер Р. (август 2005 г.). «Прогресс в борьбе с проникновением ВИЧ-1». Открытие наркотиков сегодня . 10 (16): 1085–94. дои : 10.1016/S1359-6446(05)03550-6 . ПМИД   16182193 .
  14. ^ Перейти обратно: а б с МакБин Дж.Дж., Лопес М.Г., Валлнер ФК (июнь 2017 г.). «Окислительно-восстановительная терапия при нейродегенеративных заболеваниях» . Британский журнал фармакологии . 174 (12): 1750–1770. дои : 10.1111/bph.13551 . ПМЦ   5446580 . ПМИД   27477685 .
  15. ^ Лундстрем Дж., Холмгрен А. (июнь 1990 г.). «Протеиндисульфид-изомераза является субстратом тиоредоксинредуктазы и обладает тиоредоксинподобной активностью» . Журнал биологической химии . 265 (16): 9114–20. дои : 10.1016/S0021-9258(19)38819-2 . ПМИД   2188973 .
  16. ^ Лайлс М.М., Гилберт Х.Ф. (январь 1991 г.). «Катализ окислительного сворачивания рибонуклеазы А протеиндисульфидизомеразой: зависимость скорости от состава окислительно-восстановительного буфера». Биохимия . 30 (3): 613–9. дои : 10.1021/bi00217a004 . ПМИД   1988050 .
  17. ^ Ратури А., Мутус Б. (июль 2007 г.). «Характеристика окислительно-восстановительного состояния и редуктазной активности протеиндисульфидизомеразы в различных окислительно-восстановительных средах с использованием чувствительного флуоресцентного анализа». Свободно-радикальная биология и медицина . 43 (1): 62–70. doi : 10.1016/j.freeradbiomed.2007.03.025 . ПМИД   17561094 .
  18. ^ Хоффстром Б.Г., Каплан А., Летсо Р., Шмид Р.С., Термел Г.Дж., Ло Д.С., Стоквелл Б.Р. (декабрь 2010 г.). «Ингибиторы протеиндисульфидизомеразы подавляют апоптоз, индуцированный неправильно свернутыми белками» . Химическая биология природы . 6 (12): 900–6. дои : 10.1038/nchembio.467 . ПМК   3018711 . ПМИД   21079601 .
  19. ^ Каплан А., Гашлер М.М., Данн Д.Е., Коллиган Р., Браун Л.М., Палмер А.Г., Ло Д.С., Стоквелл Б.Р. (апрель 2015 г.). «Вызванное малыми молекулами окисление протеиндисульфидизомеразы оказывает нейропротекторное действие» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (17): Е2245-52. Бибкод : 2015PNAS..112E2245K . дои : 10.1073/pnas.1500439112 . ПМЦ   4418888 . ПМИД   25848045 .
  20. ^ Галински К.Н., Цвикер Дж.И., Кеннеди Д.Р. (январь 2016 г.). «Возвращаясь к механистической основе французского парадокса: красное вино ингибирует активность протеиндисульфидизомеразы in vitro» . Исследование тромбоза . 137 : 169–173. дои : 10.1016/j.thromres.2015.11.003 . ПМЦ   4706467 . ПМИД   26585763 .
  21. ^ Эллгаард Л., Раддок Л.В. (январь 2005 г.). «Семейство белков-дисульфид-изомераз человека: взаимодействия субстратов и функциональные свойства» . Отчеты ЭМБО . 6 (1): 28–32. дои : 10.1038/sj.embor.7400311 . ПМЦ   1299221 . ПМИД   15643448 .
  22. ^ Аппенцеллер-Герцог К., Эллгаард Л. (апрель 2008 г.). «Семейство PDI человека: универсальность в одном устройстве» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . 1783 (4): 535–48. дои : 10.1016/j.bbamcr.2007.11.010 . ПМИД   18093543 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: c1a63cdafd366d7a6471f91c130ba183__1720616940
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/c1/83/c1a63cdafd366d7a6471f91c130ba183.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Protein disulfide-isomerase - 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.)