Proteazlarning PA klani - PA clan of proteases

PA klani proteazlar
TEV proteaz beta-barrels.png
Ikki baravar β-bochkalar PA klanini tavsiflovchi qizil rang bilan ajratilgan. (TEV proteaz, PDB: 1 lvm​)
Identifikatorlar
BelgilarYo'q
Pfam klanCL0124
InterProIPR009003
SCOP250494 / QOIDA / SUPFAM
Membranom319

The PA klani (Proteazlar aralash nukleofil, superfamily A) eng katta guruhdir proteazlar tomonidan belgilangan umumiy nasab bilan tarkibiy homologiya. A'zolar a ximotripsin o'xshash katlama va shunga o'xshash proteoliz mexanizmlar, lekin ularning identifikatori <10% bo'lishi mumkin. Klan ikkalasini ham o'z ichiga oladi sistein va serin proteazlari (boshqacha nukleofillar ).[1][2] PA klan proteazlarini topish mumkin o'simliklar,[3] hayvonlar,[3] qo'ziqorinlar,[3] eubakteriyalar,[4] arxey[5][6] va viruslar.[2]

Ning keng tarqalgan ishlatilishi katalitik uchlik proteazning ko'plab klanlari, shu jumladan PA klani tomonidan gidroliz uchun quyidagi misol keltirilgan konvergent evolyutsiyasi.[7] PA klanidagi katalitik uchlikdagi farqlar ham bunga misoldir turlicha evolyutsiya ning faol saytlar fermentlarda.[2]

Tarix

1960-yillarda ketma-ketlik o'xshashligi bir nechta proteazlarning evolyutsiyasi bilan bog'liqligini ko'rsatdi.[8] Bular guruhlangan ximotripsinga o'xshash serin proteazlari[9] (endi S1 oilasi ). Ushbu tuzilmalar va boshqa proteazalar tomonidan hal qilingan Rentgenologik kristallografiya 1970-80-yillarda, masalan, bir nechta virusli proteazlar borligi sezildi Tamaki tamaki virusi proteazasi ko'rsatdi tarkibiy homologiya aniq bir ketma-ketlik o'xshashligiga va hatto boshqa bir nukleofilga qaramay.[2][10][11] Strukturaviy homologiyaga asoslanib, a superfamily aniqlangan va keyinchalik PA klani deb nomlangan (tomonidan MEROPS tasniflash tizimi). Ko'proq tuzilmalar echilganligi sababli, PA klaniga juda ko'p proteaz oilalari qo'shildi superfamily.[12][13]

Etimologiya

The P ga tegishli Paralash nukleofilning roteazalari. The A u aniqlangan birinchi bunday klan bo'lganligini ko'rsatadi (PB, PC, PD va PE klanlari ham mavjud).[1]

Tuzilishi

Strukturaviy homologiya PA superfamilyasida. Superfamilani tavsiflovchi ikkita beta-bochka qizil rangda ta'kidlangan. PA superfamily tarkibidagi bir nechta oilalarning vakillik tuzilmalari ko'rsatilgan. E'tibor bering, ba'zi oqsillar qisman o'zgartirilgan strukturani namoyish etadi. Ximotripsin (PDB: 1gg6​), trombin (PDB: 1 km​), tamaki virusi proteazasi (PDB: 1 lvm​), kalitsivirin (PDB: 1wq​), g'arbiy nil virusi proteaz (PDB: 1fp7​), eksfoliatin toksini (PDB: 1exf​), HtrA proteazasi (PDB: 1l1j​), ilon zahari plazminogen faollashtiruvchisi (PDB: 1 baravar​), xloroplast proteaz (PDB: 4fln) Va ot arterit virusi proteaz (PDB: 1mbm​).
Yuqorida, PA proteaz klanining 250 a'zosini ketma-ket saqlash (superfamily ). Quyida C04 proteazlar oilasining 70 a'zosini ketma-ket saqlash. Oklar bildiradi katalitik uchlik qoldiqlar. Tomonidan tuzilishi asosida hizalanadi DALI
TEV proteazining sirt tuzilishi. C-terminal kengaytmasi faqat ximotripsinga o'xshash proteazalarning PA klanining virusli a'zolarida mavjud (a) ko'k rang bilan pastadirli sirt (b) ikkilamchi tuzilish va (c) b-omil TEV proteazining tuzilishi uchun macun (kengroq hududlar ko'proq moslashuvchanlikni ko'rsatadi). Qora rangdagi substrat, qizil rangli faol sayt uchligi. Oxirgi 15-aminokislotalar (222-236) fermenti C-terminusi juda moslashuvchan bo'lgani uchun tuzilishda ko'rinmaydi. (PDB: 1 lvm, 1lvb​)

10% ketma-ketlik identifikatorini saqlab qolishlariga qaramay, viruslardan, prokaryotlardan va ökaryotlardan ajratilgan zbekiston klanining a'zolari tarkibiy homologiya va bo'lishi mumkin moslashtirilgan strukturaviy o'xshashlik bilan (masalan, bilan DALI ).[3]

Ikki barreli

PA klanidagi proteazalarning barchasi ikkitadan iborat asosiy motivga ega β-bochkalar kislota-gistidin-nukleofil tomonidan amalga oshiriladigan kovalent kataliz bilan katalitik uchlik motif. Bochkalar fermentlar uchun asosiy iskala sifatida ularni ushlab turuvchi hidrofob qoldiqlari bilan bir-birining yoniga perpendikulyar ravishda joylashtirilgan. Uchburchak qoldiqlari ikkala bochka orasiga bo'lingan kataliz ularning interfeysida sodir bo'ladi.[14]

Virusli proteaz tsikli

Ikki barel yadrodan tashqari, ba'zi virusli proteazlar (masalan TEV proteaz ) uzoq vaqt bor, egiluvchan Substratni to'liq qoplaydigan qopqoqni hosil qiladigan va bog'lovchi tunnel hosil qiladigan C-terminalli tsikl. Ushbu tunnel peptid substratining har bir yon zanjiri (P6 dan P1 ') bir-birini to'ldiruvchi joyda (S6 dan S1') bog'langan bo'lishi va o'ziga xoslik ferment va substrat o'rtasidagi katta aloqa maydoni bilan ta'minlangan bo'lishi uchun mahkam bog'lovchi cho'ntaklar to'plamini o'z ichiga oladi.[11] Aksincha, bu halqaga ega bo'lmagan uyali proteazlar, masalan tripsin kengroq o'ziga xoslik.

Evolyutsiyasi va funktsiyasi

Shuningdek qarang: Katalitik uchlik § Serin va sistein gidrolaza mexanizmlarini taqqoslash

Katalitik faollik

Evolyutsion divergensiya turli xil nukleofillardan foydalanish uchun katalitik uchliklarning. Ko'rsatilgan serin triad ning ximotripsin (klan PA, oila S1) va sistein triadasi ning TEV proteaz (klan PA, oila C3).

Strukturaviy homologiya PA klani a'zolari bir xil katlamning umumiy ajdodidan kelib chiqqanligini bildiradi. PA klani proteazalari katalitik uchlikdan foydalangan holda, 2 bosqichli nukleofil kataliz,[7] ba'zi oilalar foydalanadi serin sifatida nukleofil boshqalari esa foydalanadi sistein.[2] Shuning uchun superfamila - bu haddan tashqari misol divergent ferment evolyutsiyasi chunki evolyutsiya tarixi davomida fermentning yadro katalitik qoldig'i turli xil oilalarda o'zgargan.[15] Strukturaviy o'xshashlikdan tashqari, yo'naltirilgan evolyutsiya sistein proteazini faol serin proteaziga aylantirishi mumkinligi ko'rsatilgan.[16] Barcha uyali PA klan proteazlari serin proteazlari, ammo serin ham bor sistein proteaz virusli proteazlar oilalari.[7] Ko'pchilik endopeptidazlar, bundan mustasno, S46 oilasi ekzopeptidazalar.[17][18]

Biologik roli va substratning o'ziga xosligi

PA klan proteazlari o'zlarining asosiy katalitik apparatlaridagi divergentsiyadan tashqari, funktsiyalarida ham keng divergent evolyutsiyani namoyish etadi. PA klanining a'zolarini topish mumkin eukaryotlar, prokaryotlar va viruslar va keng funktsiyalarni qamrab oladi. Sutemizuvchilardan ba'zilari jalb qilingan qon ivishi (masalan, trombin ) va shuning uchun ham substratning yuqori o'ziga xosligi bor hazm qilish (masalan, tripsin ) keng substrat o'ziga xosligi bilan. Bir nechta ilon zaharlari kabi PA klan proteazlari ham bor ilon gemotoksin va jabrlanuvchining qon ivish kaskadiga xalaqit beradi. Bundan tashqari, kabi bakteriyalar Staphylococcus aureus sir eksfoliativ toksin uy egasining to'qimalarini hazm qiladigan va zarar etkazadigan. Ko'pgina viruslar o'zlarini ifoda etadilar genom bitta, katta poliprotein sifatida va uni funktsional birliklarga ajratish uchun PA klani proteazidan foydalaning (masalan. poliomiyelit, norovirus va TEV proteazlari ).[19][20]

Bundan tashqari, bir nechtasi bor psevdoenzimlar katalitik uchlik qoldiqlari mutatsiyaga uchragan va shuning uchun bog'lovchi oqsillar vazifasini bajaradigan superfamilada.[21] Masalan, geparin - bog'lovchi oqsil Azurotsidin nukleofil o'rnida glitsin, gistidin o'rnida serin bor.[22]

Oilalar

PA klani ichida (P = aralashgan proteazlar nukleofillar ), oilalar katalitik nukleofil (C =) bilan belgilanadisistein proteazlari, S =serin proteazlari ). Umuman PA klani uchun ketma-ketlik homologiyasi yo'qligiga qaramay, uning tarkibidagi individual oilalarni ketma-ketlik o'xshashligi bilan aniqlash mumkin.

OilaMisollarMa'lum bo'lgan tuzilma?
C03poliomiyelit tipidagi picornain 3C (poliovirus )Ha
C04tamaki virusi proteazasi (tamaki virusi )Ha
C24quyon gemorragik kasallik virusi 3C ga o'xshash peptidaza (quyonlarning gemorragik kasalligi virus)Yo'q
C30cho'chqa go'shti orqali o'tadigan gastroenterit virusi turi asosiy peptidaza (o'tkazuvchan gastroenterit virusi )Ha
C37kalitsivirin (Sautgempton virusi )Ha
C62gill bilan bog'liq bo'lgan virus 3C ga o'xshash peptidaza (gill bilan bog'liq virus )Yo'q
C74pestivirus NS2 peptidaz (sigirning virusli diareyasi virus 1)Yo'q
C99peptidazni qayta ishlash iflavirus (Ectropis obliqua picorna o'xshash virus )Yo'q
C107alphamesonivirus 3C ga o'xshash peptidaza (Cavally virusi )Yo'q
S01ximotripsin A (Bos taurus )Ha
S03togavirin (Sindbis virusi )Ha
S06IgA o'ziga xos serin endopeptidazasi (Neisseria gonorrhoeae )Ha
S07flavivirin (sariq isitma virusi )Yo'q
S29gepatsivirin (gepatit C virusi )Ha
S30potyvirus P1 peptidaz (olxo'ri poxi virusi )Yo'q
S31pestivirus NS3 polyprotein peptidase (sigirning virusli diareyasi virus 1)Yo'q
S32ot arterivirus serin peptidaza (ot arterit virusi )Ha
S39sobemovirus peptidazasi (oyoq xo'ppozi virusi )Ha
S46dipeptidil-peptidaza 7 (Porphyromonas gingivalis )Yo'q
S55SpoIVB peptidaz (Bacillus subtilis )Yo'q
S64Ssy5 peptidaz (Saccharomyces cerevisiae )Yo'q
S65pikornainga o'xshash sistein peptidaza (Breda-1 torovirus )Yo'q
S75Oq jigar virusi serin peptidaz (Oq sut virusi )Yo'q

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ a b Rawlings ND, Barrett AJ, Bateman A (yanvar 2012). "MEROPS: proteolitik fermentlar, ularning substratlari va inhibitorlari ma'lumotlar bazasi". Nuklein kislotalarni tadqiq qilish. 40 (Ma'lumotlar bazasi muammosi): D343-50. doi:10.1093 / nar / gkr987. PMC  3245014. PMID  22086950.
  2. ^ a b v d e Bazan JF, Fletterick RJ (1988 yil noyabr). "Virusli sistein proteazlari serin proteazlarining tripsin singari oilasi uchun homologdir: tarkibiy va funktsional natijalari". Amerika Qo'shma Shtatlari Milliy Fanlar Akademiyasi materiallari. 85 (21): 7872–6. Bibcode:1988 yil PNAS ... 85.7872B. doi:10.1073 / pnas.85.21.7872. PMC  282299. PMID  3186696.
  3. ^ a b v d Laskar A, Rodger EJ, Chatterjee A, Mandal C (may 2012). "Serin proteazlarining PA klanini modellashtirish va tarkibiy tahlillari". BMC tadqiqotlari bo'yicha eslatmalar. 5: 256. doi:10.1186/1756-0500-5-256. PMC  3434108. PMID  22624962.
  4. ^ Barbosa JA, Saldanha JW, Garratt RC (iyul 1996). "Serin proteazining faol joylari va o'ziga xos cho'ntaklarining yangi xususiyatlari: ketma-ketlikni tahlil qilish va glutamat uchun xos bo'lgan endopeptidazalar va epidermolitik toksinlarni modellashtirish bo'yicha tadqiqotlar". Protein muhandisligi. 9 (7): 591–601. doi:10.1093 / protein / 9.7.591. PMID  8844831.
  5. ^ "MEROPS - Archaeal S01 proteazlari".
  6. ^ Ruiz-Peres F, Nataro JP (2014 yil mart). "Avtotransporter yo'li bilan ajralib chiqadigan bakterial serin proteazlari: tasnifi, o'ziga xosligi va virulentlikdagi o'rni". Uyali va molekulyar hayot haqidagi fanlar. 71 (5): 745–70. doi:10.1007 / s00018-013-1355-8. PMC  3871983. PMID  23689588.
  7. ^ a b v Buller AR, Townsend CA (fevral 2013). "Proteaza tuzilishi, fermentlarni asilatsiyalash va katalitik uchlikning o'ziga xosligi bo'yicha ichki evolyutsion cheklovlar". Amerika Qo'shma Shtatlari Milliy Fanlar Akademiyasi materiallari. 110 (8): E653-61. Bibcode:2013PNAS..110E.653B. doi:10.1073 / pnas.1221050110. PMC  3581919. PMID  23382230.
  8. ^ de Haën C, Neurath H, Teller DC (1975 yil fevral). "Tripsin bilan bog'liq serin proteazalari va ularning zimogenlari filogeniyasi. Uzoq evolyutsion munosabatlarni tekshirishning yangi usullari". Molekulyar biologiya jurnali. 92 (2): 225–59. doi:10.1016/0022-2836(75)90225-9. PMID  1142424.
  9. ^ Lesk AM, Fordham WD (1996 yil may). "Ximotripsinlar oilasining serin proteinazalari tuzilishining saqlanishi va o'zgaruvchanligi". Molekulyar biologiya jurnali. 258 (3): 501–37. doi:10.1006 / jmbi.1996.0264. PMID  8642605.
  10. ^ Gorbalenya AE, Blinov VM, Donchenko AP (1986 yil yanvar). "Poliovirus bilan kodlangan proteinaz 3C: uyali serin va sistein proteinaz oilalari o'rtasidagi mumkin bo'lgan evolyutsiya aloqasi". FEBS xatlari. 194 (2): 253–7. doi:10.1016/0014-5793(86)80095-3. PMID  3000829.
  11. ^ a b Phan J, Zdanov A, Evdokimov AG, Tropea JE, Peters HK, Kapust RB, Li M, Wlodawer A, Waugh DS (2002 yil dekabr). "Tamaki tamaki virusi proteazining substrat o'ziga xosligi uchun strukturaviy asos". Biologik kimyo jurnali. 277 (52): 50564–72. doi:10.1074 / jbc.M207224200. PMID  12377789.
  12. ^ Allaire M, Chernaia MM, Malkolm BA, Jeyms MN (may 1994). "Picornaviral 3C sistein proteinazlari ximotripsinga o'xshash serin proteinazalariga o'xshash katlamga ega". Tabiat. 369 (6475): 72–6. Bibcode:1994 yil 369 ... 72A. doi:10.1038 / 369072a0. PMID  8164744.
  13. ^ Snijder EJ, Wassenaar AL, van Dinten LC, Spaan WJ, Gorbalenya AE (mart 1996). "Arterivirus nsp4 proteaz - bu ximotripsinga o'xshash fermentlarning yangi guruhi, 3C ga o'xshash serin proteazlarning prototipidir". Biologik kimyo jurnali. 271 (9): 4864–71. doi:10.1074 / jbc.271.9.4864. PMID  8617757.
  14. ^ Dougherty WG, Parks TD, Cary SM, Bazan JF, Fletterick RJ (sentyabr 1989). "Tamaki virusi 49-kDa proteinazining katalitik qoldiqlarining xarakteristikasi". Virusologiya. 172 (1): 302–10. doi:10.1016/0042-6822(89)90132-3. PMID  2475971.
  15. ^ Laskar A, Rodger EJ, Chatterjee A, Mandal C (may 2012). "Serin proteazlarining PA klanini modellashtirish va tarkibiy tahlillari". BMC tadqiqotlari bo'yicha eslatmalar. 5 (1): 256. doi:10.1186/1756-0500-5-256. PMC  3434108. PMID  22624962.
  16. ^ Shafee T, Gatti-Lafranconi P, Minter R, Hollfelder F (sentyabr 2015). "Gandikap-tiklanish evolyutsiyasi kimyoviy jihatdan ko'p qirrali, nukleofil-ruxsat beruvchi proteazga olib keladi". ChemBioChem. 16 (13): 1866–1869. doi:10.1002 / cbic.201500295. PMC  4576821. PMID  26097079.
  17. ^ Suzuki Y, Sakamoto Y, Tanaka N, Okada H, Morikava Y, Ogasavara V (mart 2014). "PA endopeptidazalar klani bilan chambarchas bog'liq bo'lgan S46 ekzopeptidazalar oilasining katalitik uchligini aniqlash". Ilmiy ma'ruzalar. 4: 4292. doi:10.1038 / srep04292. PMC  3944710. PMID  24598890.
  18. ^ Sakamoto Y, Suzuki Y, Iizuka I, Tateoka C, Roppongi S, Fujimoto M, Inaka K, Tanaka H, ​​Masaki M, Ohta K, Okada H, Nonaka T, Morikava Y, Nakamura KT, Ogasavara V, Tanaka N (may, 2014) ). "S46 peptidazalar PA klaniga a'zo bo'lgan birinchi ekzopeptidazalar". Ilmiy ma'ruzalar. 4: 4977. doi:10.1038 / srep04977. PMC  4021333. PMID  24827749.
  19. ^ Salvesen G (2013). Roulinglar N (tahrir). Proteolitik fermentlarning qo'llanmasi. Boston: Academic Press. ISBN  9780123822192.
  20. ^ Polgar L (2005 yil oktyabr). "Serin peptidazlarning katalitik uchligi". Uyali va molekulyar hayot haqidagi fanlar. 62 (19–20): 2161–72. doi:10.1007 / s00018-005-5160-x. PMID  16003488.
  21. ^ Todd AE, Orengo, CA, Thornton JM (2002 yil oktyabr). "Ferment va ferment bo'lmagan gomologlarning ketma-ketligi va tarkibiy farqlari". Tuzilishi. 10 (10): 1435–51. doi:10.1016 / s0969-2126 (02) 00861-4. PMID  12377129.
  22. ^ Iversen LF, Kastrup JS, Byorn SE, Rasmussen PB, Wiberg FC, Flodgaard HJ, Larsen IK (1997 yil aprel). "Serin proteinaz qatlami bo'lgan ko'p funktsiyali protein HBP ning tuzilishi". Tabiatning strukturaviy biologiyasi. 4 (4): 265–8. doi:10.1038 / nsb0497-265. PMID  9095193.

Tashqi havolalar

  • MEROPS - Proteaza bo'yicha ma'lumotlar bazasi
  • Superfamily - oqsil burmalari haqida ma'lumotlar bazasi