Białka AAA - AAA proteins

ATPazy związane z różnymi czynnościami komórkowymi
Struktura czynnika wrażliwego na N-etylomaleimid.
Identyfikatory
Symbol	AAA
Pfam	PF00004
Klan Pfam	CL0023
InterPro	IPR003959
PROSITE	PDOC00572
SCOP2	1nsf / zakres / SUPFAM
CDD	cd00009
Membranome	74
Dostępne struktury białek: Pfam   konstrukcje / ECOD   PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDBsum podsumowanie struktury

Białka AAA lub TPases ssociated z różnymi komórkowymi A ZIAŁANIA to rodzina białek mające wspólną konserwowany moduł około 230 aminokwasów pozostałości. Jest to duża, funkcjonalnie zróżnicowana rodzina białek należąca do nadrodziny białek AAA + pierścieniowych NTPaz pętli P, które wywierają swoją aktywność poprzez zależną od energii przebudowę lub translokację makrocząsteczek.

Białka AAA sprzęgają energię chemiczną dostarczaną przez hydrolizę ATP ze zmianami konformacyjnymi, które są przekształcane w siłę mechaniczną wywieraną na substrat makrocząsteczkowy .

Białka AAA są zróżnicowane funkcjonalnie i organizacyjnie oraz różnią się aktywnością, stabilnością i mechanizmem. Członkowie rodziny AAA znajdują się we wszystkich organizmach i są niezbędni dla wielu funkcji komórkowych. Są zaangażowani w takie procesy, jak replikacja DNA, degradacja białek, fuzja błon, przecinanie mikrotubul, biogeneza peroksysomów, transdukcja sygnałów i regulacja ekspresji genów.

Struktura

Domena AAA zawiera dwie subdomeny, N-końcową domenę alfa / beta, która wiąże i hydrolizuje nukleotydy ( fałd Rossmanna ) oraz C-końcową domenę alfa-helikalną. Domena N-końcowa ma długość 200-250 aminokwasów i zawiera motywy Walkera A i Walkera B i jest wspólna z innymi NTPazami pętli P, nadrodziną obejmującą rodzinę AAA. Większość białek AAA ma dodatkowe domeny, które są wykorzystywane do oligomeryzacji, wiązania substratu i / lub regulacji. Domeny te mogą leżeć na końcu N lub C modułu AAA.

Klasyfikacja

Niektóre klasy białek AAA mają N-końcową domenę nie-ATPazy, po której następuje jedna lub dwie domeny AAA (D1 i D2). W niektórych białkach z dwiema domenami AAA, oba są ewolucyjnie dobrze konserwowane (jak w Cdc48 / p97). W innych domena D2 (jak w Pex1p i Pex6p) lub domena D1 (w Sec18p / NSF) jest lepiej zachowana w ewolucji.

Podczas gdy klasyczna rodzina AAA była oparta na motywach, rodzina została rozszerzona przy użyciu informacji strukturalnych i jest obecnie nazywana rodziną AAA.

Relacje ewolucyjne

Białka AAA są podzielone na siedem podstawowych kladów , w oparciu o elementy struktury drugorzędowej zawarte w obrębie lub w pobliżu fałdu rdzenia AAA: ładowacz klamrowy, inicjator, klasyczny, helikaza z nadrodziny III, HCLR, wstawka H2 i wstawka PS-II.

Struktura czwartorzędowa

ATPazy AAA łączą się w zgrupowania oligomeryczne (często homoheksamery), które tworzą strukturę w kształcie pierścienia z centralnym porem. Białka te wytwarzają silnik molekularny, który łączy wiązanie ATP i hydrolizę ze zmianami w stanach konformacyjnych, które mogą być propagowane przez zespół, aby oddziaływać na docelowy substrat, przemieszczając się lub przebudowując substrat.

Centralny por może być zaangażowany w obróbkę podłoża. W konfiguracji heksamerycznej miejsce wiązania ATP jest umieszczone na granicy faz między podjednostkami. Po związaniu ATP i hydrolizie, enzymy AAA ulegają zmianom konformacyjnym w domenach AAA, jak również w domenach N. Ruchy te mogą być przenoszone na białko substratowe.

Mechanizm molekularny

Proponuje się, że hydroliza ATP przez ATPazy AAA obejmuje atak nukleofilowy na gamma-fosforan ATP przez aktywowaną cząsteczkę wody, co prowadzi do ruchu N-końcowych i C-końcowych subdomen AAA względem siebie. Ruch ten umożliwia wywarcie siły mechanicznej, wzmocnionej przez inne domeny ATPazy w ramach tej samej struktury oligomerycznej. Dodatkowe domeny w białku pozwalają na regulację lub ukierunkowanie siły w kierunku różnych celów.

Prokariotyczne AAA

Białka AAA nie są ograniczone do eukariontów . Prokarionty mają AAA, które łączą białka opiekuńcze z aktywnością proteolityczną , na przykład w kompleksie ClpAPS, który pośredniczy w degradacji i rozpoznawaniu białek w E. coli . Uważa się, że podstawowe rozpoznawanie białek przez AAA zachodzi poprzez nie sfałdowane domeny białkowe w białku substratowym. W HslU, bakteryjnym homologu ClpX / ClpY rodziny białek AAA HSP100, N- i C-końcowe subdomeny zbliżają się do siebie, gdy nukleotydy są związane i hydrolizowane. Domeny końcowe są najbardziej odległe w stanie wolnym od nukleotydów i najbliższe w stanie związanym z ADP. W ten sposób wpływa na otwarcie środkowej wnęki.

Funkcje

Białka AAA biorą udział w degradacji białek , fuzji błon , replikacji DNA , dynamice mikrotubul , transporcie wewnątrzkomórkowym, aktywacji transkrypcji, ponownym fałdowaniu białek, demontażu kompleksów białkowych i agregatów białek .

Ruch molekularny

Dyneiny , jedna z trzech głównych klas białek motorycznych , to białka AAA, które łączą aktywność ATPazy z ruchem cząsteczek wzdłuż mikrotubul .

ATPaza typu AAA Cdc48p / p97 jest prawdopodobnie najlepiej zbadanym białkiem AAA. Niewłaściwie sfałdowane białka wydzielnicze są eksportowane z retikulum endoplazmatycznego (ER) i degradowane przez szlak degradacji związany z ER ( ERAD ). Niefunkcjonalne białka błony i światła są ekstrahowane z ER i degradowane w cytozolu przez proteasomy. Retrotranslokację i ekstrakcję substratu wspomaga kompleks Cdc48p (Ufd1p / Npl4p) po cytozolowej stronie błony. Po stronie cytozolowej, substrat jest ubikwitynowany przez enzymy E2 i E3 oparte na ER przed degradacją przez proteasom 26S.

Celowanie w ciała wielopęcherzykowe

Ciała wielopęcherzykowe to przedziały endosomalne, które sortują ubikwitynowane białka błonowe poprzez włączanie ich do pęcherzyków. Proces ten obejmuje sekwencyjne działanie trzech kompleksów wielobiałkowych, ESCRT I do III ( ESCRT oznacza „kompleksy sortowania endosomalnego wymagane do transportu”). Vps4p to ATPaza typu AAA zaangażowana w ten szlak sortowania MVB. Pierwotnie został zidentyfikowany jako mutant "klasy E" vps (sortowanie białek wakuolarnych), a następnie wykazano, że katalizuje dysocjację kompleksów ESCRT. Vps4p jest zakotwiczona poprzez Vps46p do błony endosomalnej. Składanie Vps4p jest wspomagane przez konserwatywne białko Vta1p, które reguluje jego stan oligomeryzacji i aktywność ATPazy.

Inne funkcje

Proteazy AAA wykorzystują energię hydrolizy ATP do translokacji białka wewnątrz proteasomu w celu degradacji.

Ludzkie białka zawierające tę domenę

Rodzina AAA ATPase (HGNC)

AFG3L2 ; ATAD1 ; ATAD2 ; ATAD2B ; ATAD3A ; ATAD3B ; ATAD3C ; ATAD5 ; BCS1L ; CHTF18 ; CLBP ; CLPP ; CLPX ; FIGN ; FIGNL1 ; FIGNL2 ; IQCA1 ; KATNA1 ; KATNAL1 ; KATNAL2 ; LONP1 ; LONP2 ; MDN1 ; NSF ; NVL ; ORC1 ; ORC4 ; PEX1 ; PEX6 ; PSMC1 ; PSMC2 (Nbla10058); PSMC3 ; PSMC4 ; PSMC5 ; PSMC6 ; RFC1 ; RFC2 ; RFC3 ; RFC4 ; RFC5 ; RUVBL1 ; RUVBL2 ; SPAST ; SPATA5 (SPAF); SPATA5L1 ; SPG7 ; TRIP13 ; VCP ; VPS4A ; VPS4B ; WRNIP1 ; YME1L1 (FTSH);

Torsins

TOR1A ; TOR1B ; TOR2A ; TOR3A ; TOR4A ;

Inny

AK6 (CINAP); CDC6 ;

Pseudogenes

AFG3L1P;

Dalsza lektura

• Snider J, Houry WA (luty 2008). „Białka AAA: różnorodność funkcji, podobieństwo w strukturze”. Biochem. Soc. Trans . 36 (Pt 1): 72–7. doi : 10.1042 / BST0360072 . PMID   18208389 . S2CID   13407283 .
• White SR, Lauring B (grudzień 2007). „ATPazy AAA: osiągnięcie różnorodności funkcji przy zachowaniu mechanizmów”. Ruch drogowy . 8 (12): 1657–67. doi : 10.1111 / j.1600-0854.2007.00642.x . PMID   17897320 . S2CID   29221806 .

Bibliografia