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 из аспарагина пептидной лиазы включает в себя аспарагин остатка действует как нуклеофил , чтобы выполнить реакцию нуклеофильной ликвидации, а не гидролиз , чтобы катализировать разрыв в пептидной связи . [1]
Существование этого седьмого каталитического типа протеаз, в которых расщепление пептидной связи происходит путем самообработки вместо гидролиза, было продемонстрировано с открытием кристаллической структуры самоотщепляющегося предшественника автотранспортера Tsh из E. coli . [2]
Синтез
Эти ферменты синтезируются в виде предшественников или пропептидов, которые расщепляются в результате автопротеолитической реакции. [2]
Саморасщепляющаяся природа аспарагиновых пептидных лиаз противоречит общему определению фермента, учитывая, что ферментативная активность разрушает фермент. Однако самопроцессинг - это действие протеолитического фермента, несмотря на то, что фермент не извлекается из реакции. [1]
Активный центр и каталитический механизм
Вся протеолитическая активность аспарагиновых пептидных лиаз сводится только к саморасщеплению, после чего дальнейшая пептидазная активность не проявляется. [3]
Основным остатком активного центра является аспарагин, и есть другие остатки, участвующие в каталитическом механизме , которые различаются для разных семейств аспарагиновых пептидных лиаз. [2] [4] [5]
Механизм расщепления заключается в циклизации аспарагина при помощи других остатков активного сайта. В определенных условиях циклическая структура аспарагина нуклеофильно атакует свою С-концевую пептидную связь с основной цепью, образуя новую связь, чтобы создать стабильный сукцинимид , отщепляясь от основной цепи и, следовательно, высвобождая две половины продукта. [6] [7]
Торможение
Нет ингибиторов известны. [3]
Классификация
База данных протеаз MEROPS включает следующие десять семейств аспарагиновых пептидных 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 - это группы семейств протеолитических ферментов со связанными структурами, каталитический тип которых не консервативен.
Клан | Семья | MEROPS ID | Пептидазы и гомологи | NC- IUBMB | PDB ID |
NA | N1 | N01.001 | белок оболочки nodavirus | 3.4.23.44 | 2BBV |
неназначенный | семейство N1 неназначенных пептидных лиаз | * | - | ||
N2 | N02.001 | белок оболочки тетравируса | * | 1OHF | |
гомолог непептидазы | семейство N2 нелиазные гомологи | * | - | ||
неназначенный | семейство N2 неназначенных пептидных лиаз | * | - | ||
N8 | N08.001 | саморасщепляющийся белок капсида пикорнавируса типа VP0 | * | 1NCQ | |
гомолог непептидазы | семейство N8 нелиазные гомологи | * | - | ||
неназначенный | семейство N8 неназначенных пептидных лиаз | * | - | ||
NB | N6 | N06.001 | Белок YscU ( Yersinia pseudotuberculosis ) | * | 2JLJ |
N06.002 | Белок SpaS ( Salmonella sp.) | * | 3C01 ; 2VT1 | ||
N06.003 | Белок EscU ( Escherichia coli ) | * | 3BZO | ||
N06.004 | Белок HrcU ( Xanthomonas sp.) | * | - | ||
N06.A01 | Белок FlhB ( Escherichia coli ) | * | - | ||
гомолог непептидазы | семейство N6 нелиазные гомологи | * | - | ||
неназначенный | семейство N6 неназначенных пептидных лиаз | * | - | ||
NC | N7 | N07.001 | белок оболочки реовируса 1 типа | * | 1JMU |
N07.002 | белок оболочки акваровируса | * | - | ||
неназначенный | неназначенные пептидные лиазы семейства N7 | * | - | ||
ND | N4 | N04.001 | Tsh-ассоциированный домен самоотщепления ( Escherichia coli ) и аналогичные | * | 3AEH |
N04.002 | Домен автотранспортера гамма-белка EspP ( тип Escherichi ) | * | 2QOM | ||
гомолог непептидазы | семейство N4 нелиазные гомологи | * | - | ||
неназначенный | семейство N4 неназначенных пептидных лиаз | * | - | ||
NE | N5 | N05.001 | пикобирнавирус саморасщепляющийся белок | * | 2VF1 |
неназначенный | семейство N5 неназначенных пептидных лиаз | * | - | ||
PD | N9 | N09.001 | интеин-содержащая протонная АТФаза V-типа каталитическая субъединица A | 3.6.3.14 | 1VDE |
гомолог непептидазы | Семейство N9 гомологов нелиазы | * | - | ||
неназначенный | семейство N9 неназначенных пептидных лиаз | * | - | ||
N10 | N10.001 | Предшественник субъединицы А ДНК-гиразы, содержащий интеин | * | - | |
N10.002 | интеин-содержащий репликативный предшественник ДНК-геликазы | * | 1MI8 | ||
N10.003 | Предшественник альфа субъединицы ДНК-полимеразы III, содержащий интеин | 2.7.7.7 | 2KEQ | ||
N10.004 | интеин-содержащий предшественник фактора инициации трансляции IF-2 | - | |||
N10.005 | Предшественник DP2 большой субъединицы ДНК-полимеразы II, содержащий интеин Mername-AA281 | * | - | ||
N10.006 | Предшественник DP2 большой субъединицы ДНК-полимеразы II, содержащий интеин Mername-AA282 | 2.7.7.7 | - | ||
N10.007 | интеин-содержащий ДНК-зависимый предшественник ДНК-полимеразы | * | 2CW7 ; 2CW8 | ||
N10.008 | субъединица А ДНК-гиразы, содержащая интеин ( Mycobacterium xenopi ) | * | 1AM2 ; 4OZ6 | ||
N10.009 | Mtu recA интеин ( Mycobacterium sp.) | * | 2IN9 | ||
гомолог непептидазы | семейство N10 нелиазные гомологи | * | - | ||
неназначенный | семейство N10 неназначенных пептидных лиаз | * | - | ||
N11 | N11.001 | интеин-содержащая АТФ-зависимая пептидлиаза хлоропластов | * | - | |
гомолог непептидазы | семейство N11 нелиазные гомологи | * | - | ||
неназначенный | неназначенные пептидные лиазы семейства N11 | * | - |
* Еще не включено в рекомендации IUBMB .
Распространение и виды
Десять различных семейств аспарагиновых пептидных лиаз подразделяются на три разных типа:
- Белки вирусной оболочки
- Автотранспортные белки
- Интеин-содержащие белки
Существует пять семейств белков оболочки вируса (N1, N2, N8, N7 и N5), два семейства белков-аутотранспортеров (N6 и N4) и три семейства белков, содержащих интеин (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 (семьи N1, N2 и N8), клан NC (семья N7) и клан NE (семья N5). [8]
Семейство N1: известное автолитическое расщепление опосредуется нодавирусной эндопептидазой с С-конца белка оболочки и происходит только в собранном вирионе . [9]
Семейство N2: включает эндопептидазы тетравирусов. Известно, что автолитическое расщепление происходит от С-конца белка оболочки. Расщепление происходит на поздних стадиях сборки вириона. [10]
Семейство N8: Известное автолитическое расщепление происходит в капсидном белке вируса полиовируса VP0 на VP2 и Vp4 в провирионе. [11]
Семья N7: известное автолитическое расщепление происходит от N-конца белка оболочки. [12]
Семья N5: известное автолитическое расщепление происходит от N-конца белка оболочки. [13]
Автотранспортные белки
Белки-аутотранспортеры - это белки наружной мембраны или секретируемые белки, обнаруженные в большом количестве 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 бета-цилиндрическую структуру. 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 терапевтические мишени для создания вакцин против грамотрицательных патогенов. [14]
Два семейства, к которым в базе данных MEROPS классифицируются аспарагиновые пептидные лиазы, являются белками-аутотранспортерами, семействами 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 пептидных лиазах семейства N4 представляют собой N1100, Y1227, E1249 и R1282.
Семейство N6 включает аутопроцессирующие эндопептидазы, участвующие в системе секреции белков типа III, в которой автопротеолиз необходим для опосредования секреции белков. Система секреции типа III секретирует белки непосредственно в клетки-хозяева с помощью инъекциомы, полой трубчатой структуры, которая проникает в клетку-хозяин. Секретируемые белки могут проходить через инъекцию в цитоплазму клетки-хозяина. Консервативный остаток активного сайта в аспарагиновых пептидных лиазах семейства N6 - это N263.
Интеин-содержащие белки
Интеин представляет собой белок , содержащийся внутри другого белка, в extein . Паразитарная ДНК заражает ген интеина, кодирующий эндонуклеазу . Полученная кДНК (комплементарная ДНК) кодирует экстеин вместе с интеином. Интеин содержит саморасщепляющийся домен, в который вложена эндонуклеаза. Домен интеина выполняет два протеолитических расщепления на своем собственном N-конце и C-конце и высвобождается из экзеина, разделяя его на два фрагмента. Затем эти два фрагмента соединяются вместе, и extein остается полностью функциональным белком.
N-концевой остаток интеинового домена должен быть серином , треонином или цистеином , и он атакует свою предшествующую пептидную связь с образованием сложного эфира или сложного тиоэфира. Первый остаток второй части extein также должен быть серином, треонином или цистеином, и этот второй нуклеофил образует разветвленный посредник. С-концевой остаток домена интеина всегда представляет собой аспарагин, который циклизуется с образованием сукцинимида, расщепляя свою собственную пептидную связь и высвобождая интеин из экстеина. Наконец, в экстине сложноэфирная или тиоэфирная связь перестраивается с образованием нормальной пептидной связи. [15]
Существует три известных семейства интеин-содержащих белков (N9, N10 и N11), все они входят в клан PD, который содержит протеолитические ферменты различных каталитических типов. Третичная структура была решена для каталитической субъединицы АТФазы протона V типа интеина ( Saccharomyces cerevisiae ), члена семейства N9, и для нескольких интеинов из семейства N10.
Смотрите также
- Аспарагин
- Lyase
- Предшественник белка
- Протеолиз
- Нуклеофильное замещение
- Протеаза
- цистеин-
- серин
- треонин
- аспарагиновая
- глутаминовый
- металло-
Рекомендации
- ^ a b Роулингс, Северная Дакота; Барретт, AJ; Бейтман, А. (4 ноября 2011 г.). «Аспарагиновые пептидные лиазы: седьмой каталитический тип протеолитических ферментов» . Журнал биологической химии . 286 (44): 38321–8. DOI : 10.1074 / jbc.M111.260026 . PMC 3207474 . PMID 21832066 .
- ^ а б в Tajima, N .; Kawai, F .; Парк, SY; Приручить, JR (2010). «Новый интеин-подобный автопротеолитический механизм в аутотранспортерных белках». Журнал молекулярной биологии . 402 (4): 645–56. DOI : 10.1016 / j.jmb.2010.06.068 . PMID 20615416 .
- ^ а б в г Rawlings, Neil D .; Барретт, Алан Дж .; Финн, Роберт (2016). «Двадцать лет базы данных протеолитических ферментов, их субстратов и ингибиторов MEROPS » . Исследования нуклеиновых кислот . 44 (D1): D343 – D350. DOI : 10.1093 / NAR / gkv1118 . PMC 4702814 . PMID 26527717 .
- ^ Dautin, Н., Барнард, т, Андерсон, DE, и Бернштейн, HD (2007) EMBO J.26, 1942-1952
- ↑ J. March, Advanced Organic Chemistry, 4-е изд., Wiley, New York, 1992.
- ^ Dehart, МП, и Андерсон, BD (2007)J. Pharm. Sci. 96, 2667-2685
- ^ Р. А. Росси, Р. Х. де Росси, Ароматическое замещение с помощью механизма SRN1, Серия монографий ACS № 178, Американское химическое общество, 1983
- ^ Rawlings, Neil D .; Салвесен, Гай С. (2012). Справочник протеолитических ферментов, 3-е издание . ISBN 9780123822192.
- ^ Редди, А., Шнеманн, А. и Джонсон, Дж. Эндопептидаза нодавируса. В Handbook of Proteolytic Enzymes, 2 edn (Barrett, AJ, Rawlings, ND & Woessner, JF eds), p.197-201, Elsevier, London (2004)
- ^ Taylor, DJ & Johnson, JE Сворачивание и сборка частиц нарушаются одноточечными мутациями возле сайта автокаталитического расщепления капсидного белка омега-вируса Nudaurelia capensis. Protein Sci (2005) 14, 401-408
- ^ «МЕРОПС - База данных пептидаз» . merops.sanger.ac.uk . Проверено 22 октября 2016 .
- ^ «МЕРОПС - База данных пептидаз» . merops.sanger.ac.uk . Проверено 22 октября 2016 .
- ^ «МЕРОПС - База данных пептидаз» . merops.sanger.ac.uk . Проверено 22 октября 2016 .
- ^ Уэллс TJ, Дерево JJ, Ulett GC, Шембри MA. Белки-аутотранспортеры: новые мишени на поверхности бактериальных клеток. (2007) 274 (2), 163-72
- ^ Алан Дж. Барретт, Нил Д. Роулингс, Дж. Фред Весснер. Справочник протеолитических ферментов. Третье издание. (2013) (стр. 14-16)
дальнейшее чтение
- Роулингс Н.Д., Барретт А.Дж., Бейтман А.Пептидные лиазы аспарагина: седьмой каталитический тип протеолитических ферментов . 2011 4 ноября; 286 (44): 38321-8.
- Алан Дж. Барретт, Нил Д. Роулингс, Дж. Фред (2012). Справочник протеолитических ферментов . Третье издание. ISBN 9780123822208
- Гояо Ву (2013) Аминокислоты: биохимия и питание . ISBN 9781439861899
- Клаудиа Брикс, Вальтер Штёкер (21 января 2014 г.). Протеазы: структура и функции . ISBN 9783709108857
- Цзинь Чжан, Сохум Мета, Карстен Шульц (2016). Оптические зонды в биологии . ISBN 9781466510128
Внешние ссылки
- Международное общество протеолиза
- Графический интерфейс сайтов, вырезанных Protease
- Меропс - база данных пептидаз
- Карта протеолиза
- База данных протеаз TopFIND, охватывающая сайты разрезов, субстраты и концы белков
- Список протеаз и их особенности (см. Также [1] )
- Proteases в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)