Дигуанилатциклаза
| дигуанилатциклаза | |||
|---|---|---|---|
 Кристаллическая структура дигуанилатциклазы, обещанной в комплексе с C-DI-GMP из Caulobacter Crescentus ; рендеринг на основе PDB : 2WB4 | |||
| Идентификаторы | |||
| ЕС №. | 2.7.7.65 | ||
| CAS №. | 146316-82-7 | ||
| Базы данных | |||
| Intenz | Intenz View | ||
| Бренда | Бренда вход | ||
| Расширение | Вид Nicezyme | ||
| Кегг | Кегг вход | ||
| Метатический | Метаболический путь | ||
| Напрямую | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBE PDBSUM | ||
| Джин Онтология | Друг / Quickgo | ||
| |||
В фермере , дигуанилатциклаза , также известная как дигуанилаткиназа ( EC 2.7.7.65 ), является ферментом который катализирует химическую реакцию :
2 гуанозин трихосфат ↔ 2 дифхосфат + циклический ди-3 ', 5'-гуанилат
Субстраты ( дигуанилатциклаз (DGCS) представляют собой две молекулы гуанозин -трифосфата GTP), а продукты представляют собой две молекулы дифосфата и одна молекула циклического Di-3 ', 5'-гуанилата ( циклический DI-GMP ).
Разрушение циклического DI-GMP в гуанозин-монофосфат (GMP) катализируется фосфодиэстеразой ( PDE).
Структура
[ редактировать ]Дигуанилатциклазы характеризуются мотивами консервативных аминокислотных последовательностей « ggdef » ( gly -gly- asp - glu - phe ) или «ggeef» (gly-gly-glu-glu-phe), которые составляют домен активного DGC сайта Полем [ 1 ] Эти домены часто встречаются в сочетании с другими сигнальными доменами в многодоменных белках . Часто домены GGDEF с активностью DGC обнаруживаются в тех же белках, что и C-DI-GMP-специфические домены фосфодиэстеразы (PDE) EAL (Glu- Ala - LEU ). [ 2 ] [ 3 ]
Считается, что DGC является активным только как димер , состоящий из двух субъединиц , обе с доменами GGDEF. [ 4 ] Активный (или каталитический) сайт расположен на границе раздела между двумя субъединицами, каждая из которых связывает одну молекулу GTP. (См. Раздел «Механизм и регулирование активации» для получения дополнительной информации)
Сходное сходство последовательности и выраженное сходство вторичной структуры между доменами GGDEF и каталитическими доменами аденилатциклаз (AC) привели к гипотезе, что DGC и AC имеют одинаковую складку. [ 5 ] Это было подтверждено разрешением кристаллической структуры DGC, заложенного от Caulobacter Crescentus в комплексе с C-DI-GMP. [ 4 ] Как показано на рисунке, Active Leged, показанный в виде димера, состоит из каталитического домена DCG (с помеченным DGC) и двух Caey-подобных доменов приемника (помеченный D1/D2). Домен DGC каждой субъединицы связан с двумя Chey-подобными доменами гибкой цепью сцепления пептида. [ 4 ] Домен DCG очень напоминает домен каталитического ядра AC, который состоит из пятицепочечного β-листа, окруженного спиралями .
По состоянию на середину 2011 года было решено 11 кристаллических структур подтвержденных или предполагаемых DGC, с PDB кодами согласия PDB : 3N53 , PDB : 3N3T , PDB : 3MTK , PDB : 2WB4 , PDB : 3KZP , PDB : 3HVA , PDB : 3i5a , PDB : 3IGN , PDB : 3HVW , PDB : 3H9W и PDB : 2R60 .
Биологическая функция
[ редактировать ]Дигуанилатциклаза участвует в образовании повсеместного второго мессенджера , циклического-ди-GMP, участвующего в образовании и стойкостью бактериальной биопленки . Домен GGDEF был впервые идентифицирован в регуляторном белке, обещанный бактерий Caulobacter Crescentus . [ 6 ] Позже было отмечено, что многочисленные бактериальные геномы кодируют несколько белков с доменом GGDEF. [ 7 ] Pseudomonas aeruginosa pao1 имеет 33 белка с доменами ggdef, Escherichia coli K-12 имеет 19, а vibrio cholerae o1 имеет 41. [ 8 ] В клеточном цикле , Caulobacter Crescentus как известно, DGC, как известно, контролирует морфогенез полюсов . [ 9 ] В Pseudomonas Fluorescens DGC Activity WSPR предполагается, что является частично ответственной за фенотип морщинистого распределителя (WS). [ 10 ] В Pseudomonas aeruginosa также известно, что WSPR контролирует аудиторизацию. [ 8 ]
Роль DGC в клеточном цикле C. crescentus
[ редактировать ]Во время клеточного цикла C. crescentus белки с доменами GGDEF и EAL разделяются в направлении двух отдельных полюсов. Активная форма дигуанилатциклазы, заряженную локализуется на преследуемый полюс дифференцирующих клеток C. crescentus . [ 11 ] Было высказано предположение, что функция обещан в два раза. PLED отвечает за отключение ротации жгутиков и ингибирование подвижности до начала репликации генома, а также за регенерирование подвижности после завершения дифференциации. [ 12 ]
Механизм и регулирование активации
[ редактировать ]Кристаллическая структура C. crescentus diguanylate циклазы, заложенная, содержит три домена; Домен GGDEF с активностью дигуанилатциклазы и двумя Chey-подобными доменами приемника (D1/D2). Как видно на рисунке, активная форма обещания представляет собой димер, который образуется путем фосфорилирования первого приемника (D1). [ 4 ] Фосфорилирование домена приемника увеличивает аффинность димеризации примерно в 10 раз по сравнению с нефосфорилированными доменами. [ 2 ] [ 13 ]
Считается, что ингибирование активности DGC является аллостерическим и неконкурентным . [ 4 ] [ 14 ] Циклический DI-GMP связывается с разделами между доменами DGC и D2, стабилизирующих открытую структуру и предотвращая катализ. [ 15 ] Сильное ингибирование продукта наблюдалось с K I 0,5 мкм. [ 4 ]
Хотя точный каталитический механизм не был разрешен, предполагается, что димеризированная структура обещаний облегчает взаимодействие двух молекул GTP в активном сайте DGC для циклизации. Предложенный механизм Chan et al. Указывает, что 3'- OH Group GTP депротонируется остатком глутаминовой кислоты (E370), чтобы обеспечить межмолекулярную нуклеофильную атаку α- фосфата . Пентакоординированное переходное состояние, созданное с помощью этой нуклеофильной атаки, возможно, стабилизируется остатком лизина (K332).
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ausmees N, Mayer R, Weinhouse H, Volman G, Amikam D, Benziman M, Lindberg M (октябрь 2001 г.). «Генетические данные указывают на то, что белки, содержащие домен GGDEF, обладают активностью дигуанилатциклазы» . Письма микробиологии FEMS . 204 (1): 163–7. doi : 10.1111/j.1574-6968.2001.tb10880.x . PMID 11682196 .
- ^ Jump up to: а беременный Сток AM (август 2007 г.). «Активация дигуанилат циклазы: это занимает два» . Структура 15 (8): 887–8. doi : 10.1016/j.str.2007.07.003 . PMID 17697992 .
- ^ Ryjenkov DA, Tarutina M, Moskvin OV, Gomelsky M (март 2005 г.). «Циклический дигуанилат является повсеместной сигнальной молекулой у бактерий: понимание биохимии белкового домена GGDEF» . Журнал бактериологии . 187 (5): 1792–8. doi : 10.1128/jb.187.5.1792-1798.2005 . PMC 1064016 . PMID 15716451 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин Чан С., Пол Р., Саморай Д., Амиот Н.К., Гизе Б., Дженал У, Ширмер Т (декабрь 2004 г.). «Структурная основа активности и аллостерический контроль дигуанилатциклазы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (49): 17084–9. doi : 10.1073/pnas.0406134101 . PMC 535365 . PMID 15569936 .
- ^ Pei J, Grishin NV (февраль 2001 г.). «Домен GGDEF гомологичен аденилилуциклазу». Белки . 42 (2): 210–6. doi : 10.1002/1097-0134 (20010201) 42: 2 <210 :: AID-Prot80> 3.0.co; 2-8 . PMID 11119645 . S2CID 13943884 .
- ^ Hecht GB, Newton A (ноябрь 1995 г.). «Идентификация нового регулятора отклика, необходимого для перехода с варьерной клеткой в Caulobacter crescentus» . Журнал бактериологии . 177 (21): 6223–9. doi : 10.1128/jb.177.21.6223-6229.1995 . PMC 177463 . PMID 7592388 .
- ^ Galperin My, Nikolskaya AN, Koonin EV (сентябрь 2001 г.). «Новые области прокариотических двухкомпонентных систем передачи сигнала» . Письма микробиологии FEMS . 203 (1): 11–21. doi : 10.1016/s0378-1097 (01) 00326-3 . PMID 11557134 .
- ^ Jump up to: а беременный Д'Аргенио Д.А., Миллер С.И. (август 2004 г.). «Циклический DI-GMP как бактериальный второй посланник» . Микробиология . 150 (Pt 8): 2497–502. doi : 10.1099/mic.0.27099-0 . PMID 15289546 .
- ^ Олдридж П., Пол Р, Гомер П., Рейни П., Дженал У (март 2003 г.). «Роль регулятора GGDEF обещана в полярном развитии Caulobacter Crescentus» . Молекулярная микробиология . 47 (6): 1695–708. doi : 10.1046/j.1365-2958.2003.03401.x . PMID 12622822 .
- ^ Мэлоун Дж.Г., Уильямс Р., Кристен М., Дженал У, Спирс А.Дж., Рейни П.Б. (апрель 2007 г.). «Структурно-функциональная связь WSPR, регулятор ответа Pseudomonas Fluorescens с выходной доменом GGDEF» . Микробиология . 153 (Pt 4): 980–94. doi : 10.1099/mic.0.2006/002824-0 . PMID 17379708 .
- ^ Пол Р., Вайзер С., Амиот Н.К., Чан С., Ширмер Т., Гиз Б., Дженал У (март 2004 г.). «Зависимая от клеточного цикла динамическая локализация регулятора бактериального ответа с новым выходным доменом ди-гуанилатциклазы» . Гены и развитие . 18 (6): 715–27. doi : 10.1101/gad.289504 . PMC 387245 . PMID 15075296 .
- ^ Skerker JM, Laub Mt (апрель 2004 г.). «Прогрессирование клеточного цикла и генерация асимметрии в Caulobacter crescentus». Природные обзоры. Микробиология . 2 (4): 325–37. doi : 10.1038/nrmicro864 . PMID 15031731 . S2CID 41627093 .
- ^ Wassmann P, Chan C, Paul R, Beck A, Heerklotz H, Jenal U, Schirmer T (август 2007 г.). «Структура BEF3 -модифицированного регулятора ответа обещание: последствия для активации, катализа и ингибирования обратной связи дигуанилатциклазы» . Структура 15 (8): 915–27. doi : 10.1016/j.str.2007.06.016 . PMID 17697997 .
- ^ Пол Р., Абель С., Вассманн П., Бек А., Хеерлоц Х, Дженал У (октябрь 2007 г.). «Активация дигуанилатциклазы, обещанную фосфорилированием, опосредованной димеризацией» . Журнал биологической химии . 282 (40): 29170–7. doi : 10.1074/jbc.m704702200 . PMID 17640875 .
- ^ Кристен Б., Кристен М., Павел Р., Шмид Ф., Фолчер М., Джено П., Мейули М., Дженал У (октябрь 2006 г.). «Аллостерический контроль циклической передачи сигналов DI-GMP» . Журнал биологической химии . 281 (42): 32015–24. doi : 10.1074/jbc.m603589200 . PMID 16923812 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Ширмер Т, Дженал У (октябрь 2009 г.). «Структурные и механистические детерминанты передачи сигналов C-DI-GMP». Природные обзоры. Микробиология . 7 (10): 724–35. doi : 10.1038/nrmicro2203 . PMID 19756011 . S2CID 28824576 .
- Дженал У, Мэлоун Дж. (2006). «Механизмы передачи сигналов циклического DI-GMP у бактерий». Ежегодный обзор генетики . 40 : 385–407. doi : 10.1146/annurev.genet.40.110405.090423 . PMID 16895465 .
- Hengge R (апрель 2009 г.). «Принципы передачи сигналов C-DI-GMP у бактерий». Природные обзоры. Микробиология . 7 (4): 263–73. doi : 10.1038/nrmicro2109 . PMID 19287449 . S2CID 1937789 .