Соленоидный белковый домен
Соленоидные белковые домены представляют собой высокомодульный тип белковых доменов . Они состоят из цепочки почти идентичных складок , часто называемых просто тандемными повторами . Они чрезвычайно распространены среди всех типов белков, хотя точные цифры неизвестны. [ 1 ]
«Повторения» в молекулярной биологии
[ редактировать ]В белках «повтор» — это любой блок последовательности, который возвращает более одного раза в последовательности , либо в идентичной, либо в очень похожей форме. Повторяемость сама по себе ничего не говорит о структуре белка. Как правило, короткие повторяющиеся последовательности (например, длиной менее 10 аминокислот) могут быть по своей природе неупорядоченными и не являться частью каких-либо свернутых белковых доменов . Повторы длиной не менее 30–40 аминокислот с гораздо большей вероятностью будут свернуты как часть домена. Такие длинные повторы часто указывают на наличие в белке соленоидного домена.
Примеры неупорядоченных повторяющихся последовательностей включают 7-мерные пептидные повторы, обнаруженные в субъединице RPB1 РНК -полимеразы II , [ 2 ] или тандемные бета-катенин или аксин , связывающие линейные мотивы , в APC (аденоматозном полипозе coli). [ 3 ] Примеры коротких повторов, демонстрирующих упорядоченные структуры, включают повтор коллагена из пяти остатков из трех остатков или повтор пентапептида , который образует структуру бета-спирали .
Архитектура соленоидных доменов
[ редактировать ]Из-за идентичной формы строительных блоков соленоидные домены могут принимать лишь ограниченное количество форм. Возможны две основные топологии: линейная (или открытая, обычно с некоторой степенью винтовой кривизны) и круговая (или закрытая). [ 4 ]
Линейные (открытые) соленоиды
[ редактировать ]
Если два концевых повтора в соленоиде физически не взаимодействуют, это приводит к открытой или линейной структуре. Представители этой группы часто имеют форму стержня или полумесяца. Число отдельных повторов может варьироваться от 2 до более 50. Явным преимуществом этой топологии является то, что как N-, так и C-концевые концы могут свободно добавлять новые повторы и складки или даже удалять существующие в ходе эволюции без какого-либо грубого воздействия. на структурную устойчивость всего домена. [ 5 ] Этот тип домена чрезвычайно распространен среди внеклеточных сегментов рецепторов или молекул клеточной адгезии. Неисчерпывающий список примеров включает в себя: повторы EGF , повторы кадгерина , повторы, богатые лейцином , повторы HEAT , повторы анкирина , повторы броненосца , повторы тетратрикопептида и т. д. Всякий раз, когда линейная соленоидная доменная структура участвует в белок-белковых взаимодействиях, часто, по крайней мере, 3 или более повторяющихся субъединиц образуют сайты связывания лиганда. Таким образом, хотя отдельные повторы могут иметь (ограниченную) способность сворачиваться самостоятельно, они обычно не могут выполнять функции всего домена в одиночку.
Круглые (закрытые) соленоиды
[ редактировать ]
В случае, когда N- и C-концевые повторы находятся в тесном физическом контакте в соленоидном домене, образуется топологически компактная, замкнутая структура. Такие домены обычно обладают высокой вращательной симметрией (в отличие от открытых соленоидов, которые обладают только трансляционной симметрией) и принимают форму колеса. Из-за ограничений этой структуры количество отдельных повторов не является произвольным. В случае повторов WD40 (возможно, самого большого семейства закрытых соленоидов) количество повторов может варьироваться от 4 до 10 (чаще от 5 до 7). [ 6 ] Повторы Кельха , бета-бочки и повторы бета-трилистника являются дальнейшими примерами этой архитектуры. Закрытые соленоиды часто функционируют как модули белок-белкового взаимодействия: возможно, что все повторы должны присутствовать для формирования сайта связывания лиганда, если он расположен в центре или оси доменного «колеса».
Повторяющиеся наддоменные модули
[ редактировать ]
Как обычно в биологии, существует несколько пограничных случаев между соленоидной архитектурой и обычными белковыми доменами. Белки, содержащие тандемные повторы обычных доменов, очень распространены у эукариот. Даже если эти домены вполне способны сворачиваться сами по себе, некоторые из них могут связываться вместе и принимать жестко фиксированную ориентацию в полном белке. Эти наддоменные модули могут выполнять функции, на которые не способны его отдельные составляющие. [ 7 ] Известным примером является случай тандемных доменов BRCT, обнаруженных в белке-супрессоре опухолей BRCA1 . [ 8 ] Хотя отдельные домены BRCT обнаружены в некоторых белках (например, в некоторых ДНК-лигазах ), связывающих ДНК, эти тандемные домены BRCT приобрели новую функцию: фосфорилированных линейных мотивов . связывание [ 9 ] [ 10 ] В случае BRCA1 (и MDC1 ) бороздка для связывания пептидов находится в щели, образованной соединением двух доменов. Это элегантно объясняет, почему отдельные компоненты этого супрадоменного блока неспособны связываться с лигандами, в то время как их правильная сборка наделяет их новой функцией. Следовательно, тандемные домены BRCT также можно рассматривать как форму одного линейного соленоидного домена.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Андраде М.А., Перес-Иратчета С., Понтинг С.П. (2001). «Белковые повторы: структуры, функции и эволюция». Дж. Структ. Биол . 134 (2–3): 117–31. дои : 10.1006/jsbi.2001.4392 . ПМИД 11551174 .
- ^ Мейер П.А., Йе П., Чжан М., Су М.Х., Фу Дж. (июнь 2006 г.). «Фазировка РНК-полимеразы II с использованием внутренне связанных атомов Zn: обновленная структурная модель» . Структура . 14 (6): 973–82. дои : 10.1016/j.str.2006.04.003 . ПМИД 16765890 .
- ^ Лю Дж, Син Ю, Хиндс Т.Р., Чжэн Дж, Сюй В (июнь 2006 г.). «Третий повтор из 20 аминокислот является местом самого тесного связывания APC с бета-катенином». Дж. Мол. Биол . 360 (1): 133–44. дои : 10.1016/j.jmb.2006.04.064 . ПМИД 16753179 .
- ^ Патти, Ласло (2007). Белковая эволюция . Уайли-Блэквелл. ISBN 978-1-4051-5166-5 .
- ^ Кинч Л.Н., Гришин Н.В. (июнь 2002 г.). «Эволюция белковых структур и функций». Курс. Мнение. Структура. Биол . 12 (3): 400–8. дои : 10.1016/s0959-440x(02)00338-x . ПМИД 12127461 .
- ^ Чен К.К., Чан Н.Л., Ван А.Х. (октябрь 2011 г.). «Множество лопастей белков β-пропеллера: консервативные, но универсальные». Тенденции биохимии. Наука . 36 (10): 553–61. дои : 10.1016/j.tibs.2011.07.004 . ПМИД 21924917 .
- ^ Фогель С., Берзуини С., Баштон М., Гоф Дж., Тейхманн С.А. (февраль 2004 г.). «Супрадомены: эволюционные единицы, превышающие отдельные белковые домены». Дж. Мол. Биол . 336 (3): 809–23. CiteSeerX 10.1.1.116.6568 . дои : 10.1016/j.jmb.2003.12.026 . ПМИД 15095989 .
- ^ Ю Х, Чини CC, Хэ М, Мер Г, Чен Дж (октябрь 2003 г.). «Домен BRCT представляет собой домен, связывающий фосфобелок». Наука . 302 (5645): 639–42. Бибкод : 2003Sci...302..639Y . дои : 10.1126/science.1088753 . ПМИД 14576433 . S2CID 29407635 .
- ^ Шэн ZZ, Чжао YQ, Хуан JF (2011). «Функциональная эволюция доменов BRCT от связывания ДНК с белком» . Эвол. Биоинформ. Онлайн . 7 : 87–97. дои : 10.4137/EBO.S7084 . ПМК 3140412 . ПМИД 21814458 .
- ^ Люнг CC, Гловер Дж. Н. (август 2011 г.). «Домены BRCT: просто как раз, два, три» . Клеточный цикл . 10 (15): 2461–70. дои : 10.4161/cc.10.15.16312 . ПМК 3180187 . ПМИД 21734457 .