Аспарагин-пептид-лиаза

Аспарагин-пептидлиаза — одна из семи групп, в которых протеазы , также называемые протеолитическими ферментами, пептидазами или протеиназами, классифицируются в соответствии с их каталитическим остатком. Каталитический механизм аспарагин-пептидлиаз включает в себя остаток аспарагина, действующий как нуклеофил, выполняющий реакцию нуклеофильного элиминирования, а не гидролиз , катализирующий разрыв пептидной связи . ^{[ 1 ]}

Существование этого седьмого каталитического типа протеаз, у которых расщепление пептидной связи происходит путем самопроцессинга, а не гидролиза, было продемонстрировано с открытием кристаллической структуры саморасщепляющегося предшественника автотранспортера Tsh из E. coli . ^{[ 2 ]}

Синтез

Эти ферменты синтезируются в виде предшественников или пропептидов, которые расщепляются в результате аутопротеолитической реакции. ^{[ 2 ]}

Саморасщепляющаяся природа аспарагинпептидлиаз противоречит общему определению фермента, учитывая, что ферментативная активность разрушает фермент. Однако самопроцессинг представляет собой действие протеолитического фермента, несмотря на то, что фермент не подлежит восстановлению в результате реакции. ^{[ 1 ]}

Активный центр и каталитический механизм

Вся протеолитическая активность аспарагиновых пептидлиаз заключается только в саморасщеплении, после чего дальнейшая пептидазная активность не возникает. ^{[ 3 ]}

Основным остатком активного центра является аспарагин, но есть и другие остатки, участвующие в каталитическом механизме , которые различаются в разных семействах аспарагиновых пептидлиаз. ^{[ 2 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Механизм расщепления заключается в циклизации аспарагина при помощи других остатков активного центра. В определенных условиях циклическая структура аспарагина нуклеофильно атакует свою С-концевую пептидную связь с основной цепью, образуя новую связь с образованием стабильного сукцинимида , отщепляющегося от основной цепи и, следовательно, высвобождающего две половины продукта. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}

Торможение

неизвестны Ингибиторы . ^{[ 3 ]}

Классификация

База данных протеаз MEROPS включает следующие десять семейств аспарагиновых пептид-лиаз, которые входят в 6 различных кланов протеаз. ^{[ 3 ]}

Протеолитические ферменты подразделяются на семейства на основе сходства последовательностей. Каждое семейство включает протеолитические ферменты с гомологичными последовательностями и общим каталитическим типом. Кланы представляют собой группы семейств протеолитических ферментов со родственной структурой, в которых каталитический тип не консервативен.

Клан	Семья	МЕРОПС ID	Пептидазы и гомологи	НК- ИУБМБ	PDB идентификатор
ЧТО	N1	Н01.001	белок оболочки нодавируса	3.4.23.44	2ББВ
		неназначенный	неназначенные пептидлиазы семейства N1	*	-
	Н2	№02.001	белок оболочки тетравируса	*	1OHF
		непептидазный гомолог	нелиазные гомологи семейства N2	*	-
		неназначенный	неназначенные пептидлиазы семейства N2	*	-
	N8	N08.001	Капсид пикорнавируса Саморасщепляющийся белок типа VP0	*	1NCQ
		непептидазный гомолог	нелиазные гомологи семейства N8	*	-
		неназначенный	неназначенные пептидлиазы семейства N8	*	-
Примечание:	N6	N06.001	Белок YscU ( Yersinia pseudotuberculosis )	*	2JLJ
		N06.002	Белок SpaS ( Salmonella sp.)	*	3C01 ; 2ВТ1
		N06.003	Белок EscU ( Escherichia coli )	*	3БЗО
		N06.004	Белок HrcU ( Xanthomonas sp.)	*	-
		N06.A01	Белок FlhB ( Escherichia coli )	*	-
		непептидазный гомолог	нелиазные гомологи семейства N6	*	-
		неназначенный	неназначенные пептидлиазы семейства N6	*	-
Северная Каролина	N7	N07.001	белок оболочки реовируса типа 1	*	1JMU
		N07.002	белок оболочки аквареовируса	*	-
		неназначенный	неназначенные пептидлиазы семейства N7	*	-
без даты	N4	N04.001	Tsh-ассоциированный саморасщепляющийся домен ( Escherichia coli ) и подобные	*	3АЕХ
		Н04.002	Домен автотранспортера гамма-белка EspP ( Escherichi тип )	*	2 КОМ
		непептидазный гомолог	нелиазные гомологи семейства N4	*	-
		неназначенный	неназначенные пептидлиазы семейства N4	*	-
NE	N5	N05.001	саморасщепляющийся белок пикобирнавируса	*	2ВФ1
		неназначенный	неназначенные пептидлиазы семейства N5	*	-
ПД	N9	N09.001	интеинсодержащая протонная каталитическая субъединица А АТФазы V-типа	3.6.3.14	1ВДЕ
		непептидазный гомолог	нелиазные гомологи семейства N9	*	-
		неназначенный	неназначенные пептидлиазы семейства N9	*	-
	№10	Н10.001	интеинсодержащая субъединица А ДНК-гиразы	*	-
		Н10.002	интеинсодержащий предшественник репликативной ДНК-хеликазы	*	1МИ8
		Н10.003	интеин-содержащая ДНК-полимераза III субъединица альфа-предшественник	2.7.7.7	2КЭК
		Н10.004	интеинсодержащий предшественник фактора инициации трансляции IF-2		-
		Н10.005	интеинсодержащая ДНК-полимераза II, предшественник большой субъединицы DP2 Mername-AA281	*	-
		Н10.006	интеинсодержащая ДНК-полимераза II, предшественник большой субъединицы DP2 Mername-AA282	2.7.7.7	-
		Н10.007	интеинсодержащий ДНК-зависимый предшественник ДНК-полимеразы	*	2CW7 ; 2CW8
		Н10.008	интеинсодержащая субъединица А ДНК-гиразы ( Mycobacterium xenopi )	*	1:002 ; 4ОЗ6
		Н10.009	Интеин Mtu RecA ( Mycobacterium sp.)	*	2IN9
		непептидазный гомолог	нелиазные гомологи семейства N10	*	-
		неназначенный	неназначенные пептидлиазы семейства N10	*	-
	N11	Н11.001	интеинсодержащая АТФ-зависимая пептид-лиаза хлоропластов	*	-
		непептидазный гомолог	нелиазные гомологи семейства N11	*	-
		неназначенный	неназначенные пептидлиазы семейства N11	*	-

*Пока не включен в IUBMB рекомендации .

Распространение и виды

Десять различных семейств аспарагиновых пептид-лиаз делятся на три разных типа:

Белки вирусной оболочки
Белки-автотранспортеры
Интеинсодержащие белки

Существует пять семейств белков оболочки вируса (N1, N2, N8, N7 и N5), два семейства белков-автотранспортеров (N6 и N4) и три семейства интеинсодержащих белков (N9, N10 и N11).

Белки вирусной оболочки

Существует пять семейств белков оболочки вируса , в которых процессинг происходит по остатку аспарагина. Эти пять семейств входят в три клана: клан NA (семейства N1, N2 и N8), клан NC (семейство N7) и клан NE (семейство N5). ^{[ 8 ]}

Семейство N1: известное аутолитическое расщепление опосредуется эндопептидазой нодавируса с С-конца белка оболочки и происходит только внутри собранного вириона . ^{[ 9 ]}

Семейство N2: включает эндопептидазы тетравирусов. Известное аутолитическое расщепление происходит с С-конца белка оболочки. Расщепление происходит на поздних стадиях сборки вириона. ^{[ 10 ]}

Семейство N8: Известно аутолитическое расщепление вирусного капсидного белка полиовируса VP0 на VP2 и Vp4 в провирионе. ^{[ 11 ]}

Семейство N7: известное автолитическое расщепление происходит с N-конца белка оболочки. ^{[ 12 ]}

Семейство N5: известное автолитическое расщепление происходит с N-конца белка оболочки. ^{[ 13 ]}

Белки-автотранспортеры

Белки-аутотранспортеры представляют собой белки внешней мембраны или секретируемые белки, обнаруженные у широкого спектра грамотрицательных бактерий . Эти белки содержат три структурных мотива: сигнальную последовательность, домен-пассажир, расположенный на N-конце, и домен транслокатора или аутотранспортера, расположенный на C-конце, образуя структуру бета-цилиндра . Эти структуры способствуют самотранспорту белка. Белки-аутотранспортеры обычно связаны с функциями вирулентности. Этот факт, их взаимодействие с клетками-хозяевами и широкое распространение генов, кодирующих аутотранспортеры, открывают возможность представлять собой терапевтические мишени для разработки вакцин против грамотрицательных патогенов. ^{[ 14 ]}

Два семейства, к которым база данных MEROPS классифицирует аспарагиновые пептидлиазы, представляют собой белки-автотранспортеры: семейства N4 и N6. ^{[ 3 ]}

Семейство N4 включает секретируемые факторы вирулентности или аутотранспортеры энтеробактерий. Их единственная протеолитическая активность — высвобождение фактора вирулентности из предшественника, что позволяет ему секретироваться. Остатки активного центра в аспарагиновых пептидлиазах семейства N4 представляют собой N1100, Y1227, E1249 и R1282.

Семейство N6 включает аутопроцессирующие эндопептидазы, участвующие в системе секреции белков типа III, в которой аутопротеолиз необходим для обеспечения секреции белков. Система секреции типа III секретирует белки непосредственно в клетки-хозяева с помощью инъекций — полой трубчатой структуры, которая проникает в клетку-хозяина. Секретируемые белки могут проходить через инъекцию в цитоплазму клетки-хозяина. Консервативным остатком активного центра в аспарагинпептидлиазах семейства N6 является N263.

Интеинсодержащие белки

Интеин — это белок, содержащийся в другом белке — экстеине . ДНК паразита инфицирует ген интеина, который кодирует эндонуклеазу . Полученная кДНК (комплементарная ДНК) кодирует экстеин вместе с интеином. Интеин содержит саморасщепляющийся домен, в который вложена эндонуклеаза. Домен интеина осуществляет два протеолитических расщепления на своем N-конце и С-конце и высвобождается из экстеина, разделяя его на два фрагмента. Затем эти два фрагмента соединяются вместе, и экстеин остается полностью функциональным белком.

N-концевой остаток интеинового домена должен представлять собой серин , треонин или цистеин , и он атакует предыдущую пептидную связь с образованием сложного или тиоэфира. Первый остаток второй части экстеина также должен представлять собой серин, треонин или цистеин, и этот второй нуклеофил образует разветвленный посредник. С-концевой остаток интеинового домена всегда представляет собой аспарагин, который циклизуется с образованием сукцинимида, расщепляя собственную пептидную связь и высвобождая интеин из экстеина. Наконец, в экстеине сложноэфирная или тиоэфирная связь перестраивается с образованием нормальной пептидной связи. ^{[ 15 ]}

Известны три семейства интеинсодержащих белков (N9, N10 и N11), все они входят в клан PD, содержащий протеолитические ферменты разных каталитических типов. Решена третичная структура каталитической субъединицы протон-АТФазы интеина V типа ( Saccharomyces cerevisiae ), члена семейства N9, а также нескольких интеинов из семейства N10.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Роулингс, Северная Дакота; Барретт, Эй Джей; Бейтман, А. (4 ноября 2011 г.). «Аспарагиновые пептид-лиазы: седьмой каталитический тип протеолитических ферментов» . Журнал биологической химии . 286 (44): 38321–8. дои : 10.1074/jbc.M111.260026 . ПМК 3207474 . ПМИД 21832066 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Тадзима, Н.; Каваи, Ф.; Парк, Ю.Ю.; Тейм, младший (2010). «Новый интеиноподобный аутопротеолитический механизм в белках-аутотранспортерах». Журнал молекулярной биологии . 402 (4): 645–56. дои : 10.1016/j.jmb.2010.06.068 . ПМИД 20615416 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Роулингс, Нил Д.; Барретт, Алан Дж.; Финн, Роберт (2016). «Двадцать лет базы данных MEROPS протеолитических ферментов, их субстратов и ингибиторов» . Исследования нуклеиновых кислот . 44 (Д1): Д343–Д350. дои : 10.1093/nar/gkv1118 . ПМК 4702814 . ПМИД 26527717 .
^ Даутин Н., Барнард Т.Дж., Андерсон Д.Э. и Бернштейн HD (2007) EMBO J. 26, 1942–1952
^ Дж. Марч, Продвинутая органическая химия, 4-е изд., Уайли, Нью-Йорк, 1992 г.
^ Дехарт, член парламента, и Андерсон, BD (2007) J. Pharm. наук. 96, 2667-2685 гг.
^ Р. А. Росси, Р. Х. де Росси, Ароматическое замещение по механизму SRN1, Серия монографий ACS № 178, Американское химическое общество, 1983.
^ Роулингс, Нил Д.; Салвесен, Гай С. (2012). Справочник по протеолитическим ферментам, 3-е издание . Академическое издательство [Выходные данные]. ISBN 9780123822192 .
^ Редди, А., Шнееманн, А. и Джонсон, Дж.Э. Эндопептидаза нодавируса. В Справочнике по протеолитическим ферментам, 2-е изд. (Барретт, А.Дж., Роулингс, Н.Д. и Весснер, ред. Дж.Ф.), стр.197-201, Elsevier, Лондон (2004).
^ Тейлор, DJ и Джонсон, JE Складывание и сборка частиц нарушаются одноточечными мутациями вблизи сайта автокаталитического расщепления капсидного белка омега-вируса Nudaurelia capensis. Белковая наука (2005) 14, 401-408.
^ «МЕРОПС — база данных пептидаз» . merops.sanger.ac.uk . Проверено 22 октября 2016 г.
^ «МЕРОПС — база данных пептидаз» . merops.sanger.ac.uk . Проверено 22 октября 2016 г.
^ «МЕРОПС — база данных пептидаз» . merops.sanger.ac.uk . Проверено 22 октября 2016 г.
^ Уэллс Т.Дж., Три Дж.Дж., Улетт Г.К., Шембри М.А.. Белки-автотранспортеры: новые мишени на поверхности бактериальных клеток. (2007) 274(2), 163-72
^ Алан Дж. Барретт, Нил Д. Роулингс, Дж. Фред Весснер. Справочник по протеолитическим ферментам. Третье издание. (2013) (стр. 14-16)

Дальнейшее чтение

Роулингс Н.Д., Барретт А.Дж., Бейтман А. Аспарагиновые пептидлиазы: седьмой каталитический тип протеолитических ферментов . 4 ноября 2011 г.;286(44):38321-8.
Алан Дж. Барретт, Нил Д. Роулингс, Дж. Фред (2012). Справочник по протеолитическим ферментам . Третье издание. ISBN 9780123822208
Гояо Ву (2013) Аминокислоты: биохимия и питание . ISBN 9781439861899
Клаудия Брикс, Вальтер Штекер (21 января 2014 г.). Протеазы: структура и функции . ISBN 9783709108857
Цзинь Чжан, Сохум Мехта, Карстен Шульц (2016). Оптические зонды в биологии . ISBN 9781466510128

Внешние ссылки

Ресурсы библиотеки о
Аспарагин-пептид-лиаза

Международное общество протеолиза
Графический интерфейс сайтов разреза протеазы
Merops - база данных пептидаз. Архивировано 14 ноября 2006 г. в Wayback Machine.
Карта протеолиза
База данных протеаз TopFIND, охватывающая сайты разрезов, субстраты и концы белков.
Список протеаз и их особенностей (см. также [1] ). Архивировано 30 апреля 2011 г. на Wayback Machine .
Протеазы Национальной медицинской библиотеки США в медицинских предметных рубриках (MeSH)

[:0-1] Jump up to: ^а ^б Роулингс, Северная Дакота; Барретт, Эй Джей; Бейтман, А. (4 ноября 2011 г.). «Аспарагиновые пептид-лиазы: седьмой каталитический тип протеолитических ферментов» . Журнал биологической химии . 286 (44): 38321–8. дои : 10.1074/jbc.M111.260026 . ПМК 3207474 . ПМИД 21832066 .

[:1-2] Jump up to: ^а ^б ^с Тадзима, Н.; Каваи, Ф.; Парк, Ю.Ю.; Тейм, младший (2010). «Новый интеиноподобный аутопротеолитический механизм в белках-аутотранспортерах». Журнал молекулярной биологии . 402 (4): 645–56. дои : 10.1016/j.jmb.2010.06.068 . ПМИД 20615416 .

[:2-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Роулингс, Нил Д.; Барретт, Алан Дж.; Финн, Роберт (2016). «Двадцать лет базы данных MEROPS протеолитических ферментов, их субстратов и ингибиторов» . Исследования нуклеиновых кислот . 44 (Д1): Д343–Д350. дои : 10.1093/nar/gkv1118 . ПМК 4702814 . ПМИД 26527717 .

[4] Даутин Н., Барнард Т.Дж., Андерсон Д.Э. и Бернштейн HD (2007) EMBO J. 26, 1942–1952

[5] Дж. Марч, Продвинутая органическая химия, 4-е изд., Уайли, Нью-Йорк, 1992 г.

[6] Дехарт, член парламента, и Андерсон, BD (2007) J. Pharm. наук. 96, 2667-2685 гг.

[7] Р. А. Росси, Р. Х. де Росси, Ароматическое замещение по механизму SRN1, Серия монографий ACS № 178, Американское химическое общество, 1983.

[8] Роулингс, Нил Д.; Салвесен, Гай С. (2012). Справочник по протеолитическим ферментам, 3-е издание . Академическое издательство [Выходные данные]. ISBN 9780123822192 .

[9] Редди, А., Шнееманн, А. и Джонсон, Дж.Э. Эндопептидаза нодавируса. В Справочнике по протеолитическим ферментам, 2-е изд. (Барретт, А.Дж., Роулингс, Н.Д. и Весснер, ред. Дж.Ф.), стр.197-201, Elsevier, Лондон (2004).

[10] Тейлор, DJ и Джонсон, JE Складывание и сборка частиц нарушаются одноточечными мутациями вблизи сайта автокаталитического расщепления капсидного белка омега-вируса Nudaurelia capensis. Белковая наука (2005) 14, 401-408.

[11] «МЕРОПС — база данных пептидаз» . merops.sanger.ac.uk . Проверено 22 октября 2016 г.

[12] «МЕРОПС — база данных пептидаз» . merops.sanger.ac.uk . Проверено 22 октября 2016 г.

[13] «МЕРОПС — база данных пептидаз» . merops.sanger.ac.uk . Проверено 22 октября 2016 г.

[14] Уэллс Т.Дж., Три Дж.Дж., Улетт Г.К., Шембри М.А.. Белки-автотранспортеры: новые мишени на поверхности бактериальных клеток. (2007) 274(2), 163-72

[15] Алан Дж. Барретт, Нил Д. Роулингс, Дж. Фред Весснер. Справочник по протеолитическим ферментам. Третье издание. (2013) (стр. 14-16)

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

v т и Ферменты
Activity	Active site Binding site Catalytic triad Oxyanion hole Enzyme promiscuity Diffusion-limited enzyme Cofactor Enzyme catalysis
Regulation	Allosteric regulation Cooperativity Enzyme inhibitor Enzyme activator
Classification	EC number Enzyme superfamily Enzyme family List of enzymes
Kinetics	Enzyme kinetics Eadie–Hofstee diagram Hanes–Woolf plot Lineweaver–Burk plot Michaelis–Menten kinetics
Types	EC1 Oxidoreductases (list) EC2 Transferases (list) EC3 Hydrolases (list) EC4 Lyases (list) EC5 Isomerases (list) EC6 Ligases (list) EC7 Translocases (list)