Однопроходной мембранный белок

Однопроходной мембранный белок, также известный как однопроходной белок или битопный белок, представляет собой трансмембранный белок , который пересекает липидный бислой только один раз. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Эти белки могут составлять до 50% всех трансмембранных белков , в зависимости от организма, и вносят значительный вклад в сеть взаимодействий между различными белками в клетках , включая взаимодействия через трансмембранные альфа-спирали . ^{[ 3 ]} Обычно они включают один или несколько водорастворимых доменов, расположенных по разные стороны биологических мембран , например, в однопроходных трансмембранных рецепторах . ^{[ 4 ]} Некоторые из них небольшие и служат регуляторными или структуростабилизирующими субъединицами в крупных мультибелковых трансмембранных комплексах, таких как фотосистемы или дыхательная цепь . идентифицировано более 2300 однопроходных мембранных белков В геноме человека . ^{[ 5 ]}

Классификация на основе топологии

Битопные белки подразделяются на 4 типа в зависимости от их трансмембранной топологии и расположения трансмембранной спирали в аминокислотной последовательности белка. По данным Uniprot :

Тип I: N-конец на внеклеточной стороне мембраны; удаленный сигнальный пептид ^{[ 6 ]}
Тип II: N-конец на цитоплазматической стороне мембраны; трансмембранная спираль, расположенная близко к N-концу, где она действует как якорь ^{[ 7 ]}
Тип III: N-конец на внеклеточной стороне мембраны; нет сигнального пептида ^{[ 8 ]}
Тип IV: N-конец на цитоплазматической стороне мембраны; трансмембранная спираль, расположенная близко к С-концу, где она действует как якорь ^{[ 9 ]}

Следовательно, белки типа I закрепляются на липидной мембране с помощью якорной последовательности стоп-переноса, и их N-концевые домены направляются в просвет ЭР во время синтеза. Типы II и III закреплены с помощью сигнально-якорной последовательности, причем тип II нацелен на просвет ЭР с помощью своего С-концевого домена, тогда как тип III имеет свои N-концевые домены, направленные на просвет ЭР.

Структура

Однопроходной трансмембранный белок обычно состоит из трех доменов: внеклеточного домена , трансмембранного домена и внутриклеточного домена . Трансмембранный домен является самым маленьким, состоит примерно из 25 аминокислотных остатков и образует альфа-спираль, встроенную в бислой мембраны. ECD обычно намного больше, чем ICD, и часто имеет шаровидную форму , тогда как многие ICD имеют относительно высокий уровень беспорядка . ^{[ 10 ]} Некоторые белки этого класса функционируют как мономеры, но часто встречается димеризация или олигомеризация более высокого порядка. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

Эволюция

Количество однопроходных трансмембранных белков в геноме организма существенно варьирует. он выше, У эукариот чем у прокариот , и у многоклеточных , чем у одноклеточных . ^{[ 12 ]} Доля белков этого класса у человека больше, чем у модельных организмов Danio rerio (рыбки данио) и Caenorhabditis elegans (черви-нематоды), что позволяет предположить, что гены, кодирующие эти белки, подверглись экспансии в линиях позвоночных и млекопитающих . ^{[ 4 ]}

Базы данных

База данных мембраномов представляет собой базу данных битопных белков нескольких модельных организмов.
Битопные белки в базе данных OPM

Ссылки

^ «Однопроходной мембранный белок» . www.uniprot.org .
^ Мембранная структурная биология: с биохимическими и биофизическими основами , Мэри Лаки, 2014, Cambridge University Press , стр. 91.
^ Звилинг, Моти; Кочва, Узи; Аркин, Исайя Т. (2007). «Насколько важны трансмембранные спирали битопных мембранных белков?». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1768 (3): 387–392. дои : 10.1016/j.bbamem.2006.11.019 . ПМИД 17258687 .
^ Jump up to: ^а ^б Паль, Мэтью С; Аскинази, Ольга Л; Гамильтон, Кэтрин; Ченг, Ирен; Цихевич, Кароль; Кун, Джейсон; Манохар, Сумант; Деппманн, Кристофер Д. (18 октября 2013 г.). «Передача сигналов через однопроходные трансмембранные белки». eLS : a0025160. дои : 10.1002/9780470015902.a0025160 . ISBN 978-0-470-01617-6 .
^ Список однопроходных трансмембранных белков у человека согласно базе данных Membranome.
^ «Однопроходной мембранный белок I типа» . ЮниПрот . Проверено 15 июня 2021 г.
^ «Однопроходной мембранный белок типа II» . ЮниПрот . Проверено 15 июня 2021 г.
^ «Однопроходной мембранный белок III типа» . ЮниПрот . Проверено 15 июня 2021 г.
^ «Однопроходной мембранный белок IV типа» . ЮниПрот . Проверено 15 июня 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б Багге, Катрин; Линдорф-Ларсен, Крестен; Крагелунд, Бирте Б. (декабрь 2016 г.). «Понимание однопроходной передачи сигналов трансмембранных рецепторов со структурной точки зрения — чего нам не хватает?» (PDF) . Журнал ФЭБС . 283 (24): 4424–4451. дои : 10.1111/февраль 13793 . ПМИД 27350538 .
^ Вэлли, Кристофер К.; Льюис, Эндрю К.; Сакс, Джонатан Н. (сентябрь 2017 г.). «Собираем все воедино: раскрываем неуловимую взаимосвязь структура-функция в однопроходных мембранных рецепторах» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1859 (9): 1398–1416. дои : 10.1016/j.bbamem.2017.01.016 . ПМЦ 5487282 . ПМИД 28089689 .
^ Погожева Ирина Д.; Ломизе, Андрей Л. (февраль 2018 г.). «Эволюция и адаптация однопроходных трансмембранных белков». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1860 (2): 364–377. дои : 10.1016/j.bbamem.2017.11.002 . ПМИД 29129605 .

[UniProt-1] «Однопроходной мембранный белок» . www.uniprot.org .

[2] Мембранная структурная биология: с биохимическими и биофизическими основами , Мэри Лаки, 2014, Cambridge University Press , стр. 91.

[3] Звилинг, Моти; Кочва, Узи; Аркин, Исайя Т. (2007). «Насколько важны трансмембранные спирали битопных мембранных белков?». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1768 (3): 387–392. дои : 10.1016/j.bbamem.2006.11.019 . ПМИД 17258687 .

[pahl_2013-4] Jump up to: ^а ^б Паль, Мэтью С; Аскинази, Ольга Л; Гамильтон, Кэтрин; Ченг, Ирен; Цихевич, Кароль; Кун, Джейсон; Манохар, Сумант; Деппманн, Кристофер Д. (18 октября 2013 г.). «Передача сигналов через однопроходные трансмембранные белки». eLS : a0025160. дои : 10.1002/9780470015902.a0025160 . ISBN 978-0-470-01617-6 .

[5] Список однопроходных трансмембранных белков у человека согласно базе данных Membranome.

[uniprot1-6] «Однопроходной мембранный белок I типа» . ЮниПрот . Проверено 15 июня 2021 г.

[uniprot2-7] «Однопроходной мембранный белок типа II» . ЮниПрот . Проверено 15 июня 2021 г.

[uniprot3-8] «Однопроходной мембранный белок III типа» . ЮниПрот . Проверено 15 июня 2021 г.

[uniprot4-9] «Однопроходной мембранный белок IV типа» . ЮниПрот . Проверено 15 июня 2021 г.

[bugge_2016-10] Jump up to: ^а ^б Багге, Катрин; Линдорф-Ларсен, Крестен; Крагелунд, Бирте Б. (декабрь 2016 г.). «Понимание однопроходной передачи сигналов трансмембранных рецепторов со структурной точки зрения — чего нам не хватает?» (PDF) . Журнал ФЭБС . 283 (24): 4424–4451. дои : 10.1111/февраль 13793 . ПМИД 27350538 .

[valley_2017-11] Вэлли, Кристофер К.; Льюис, Эндрю К.; Сакс, Джонатан Н. (сентябрь 2017 г.). «Собираем все воедино: раскрываем неуловимую взаимосвязь структура-функция в однопроходных мембранных рецепторах» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1859 (9): 1398–1416. дои : 10.1016/j.bbamem.2017.01.016 . ПМЦ 5487282 . ПМИД 28089689 .

[pogozheva_2018-12] Погожева Ирина Д.; Ломизе, Андрей Л. (февраль 2018 г.). «Эволюция и адаптация однопроходных трансмембранных белков». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1860 (2): 364–377. дои : 10.1016/j.bbamem.2017.11.002 . ПМИД 29129605 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]