Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
EF рука
PDB 1osa EBI.jpg
Структура рекомбинантного кальмодулина Paramecium tetraurelia . [1]
Идентификаторы
Символefhand
PfamPF00036
ИнтерПроIPR002048
PROSITEPDOC00018
SCOP21osa / SCOPe / SUPFAM
CDDcd00051
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumкраткое изложение структуры

EF рука является спираль-петля-спираль структурный домен или мотив найден в большой семье из кальций-связывающих белков .

Мотив EF-руки содержит топологию спираль-петля-спираль, очень похожая на растопыренный большой и указательный пальцы руки человека, в которой ионы Ca 2+ координируются лигандами внутри петли. Мотив берет свое название от традиционной номенклатуры , используемой при описании белки парвальбумин , который содержит три таких мотивов , и, вероятно , участвует в мышечной релаксации через его кальций-связывающую активность.

EF-рука состоит из двух альфа-спиралей, связанных короткой петлей (обычно около 12 аминокислот ), которая обычно связывает ионы кальция . EF-руки также появляются в каждой структурной области от сигнального белка кальмодулина и мышечного белка тропонина-С .

Сайт связывания иона кальция [ править ]

Мотив связывания Ca 2+ EF-hand .
  • Ион кальция имеет пентагональную бипирамидальную конфигурацию. Шесть остатков, участвующих в связывании, находятся в положениях 1, 3, 5, 7, 9 и 12; эти остатки обозначаются X, Y, Z, -Y, -X и -Z. Инвариантный Glu или Asp в положении 12 обеспечивает два атома кислорода для лигандирования Са (бидентатный лиганд).
  • Ион кальция связан как атомами основной цепи белка, так и боковыми цепями аминокислот , в частности цепями кислых аминокислотных остатков аспартата и глутамата . Эти остатки заряжены отрицательно и будут взаимодействовать с положительно заряженным ионом кальция. Мотив руки EF был одним из первых структурных мотивов, требования к последовательности которых были подробно проанализированы. Пять из петлевых остатков связывают кальций и, таким образом, отдают предпочтение кислородсодержащим боковым цепям, особенно аспартату и глутамату. Шестой остаток в петле обязательно представляет собой глицин из-за конформационных требований скелета. Остальные остатки обычногидрофобны и образуют гидрофобное ядро, которое связывает и стабилизирует две спирали.
  • При связывании с Ca 2+ этот мотив может претерпевать конформационные изменения, которые позволяют Ca 2+ -регулируемые функции, как видно в эффекторах Ca 2+, таких как кальмодулин (CaM) и тропонин C (TnC) и Ca 2+.буферы, такие как кальретикулин и кальбиндин D9k. В то время как большинство известных кальций-связывающих белков EF-руки (CaBP) содержат парные мотивы EF-hand, CaBP с одиночными EF-руками также были обнаружены как у бактерий, так и у эукариот. Кроме того, «мотивы, подобные EF-руке», были обнаружены у ряда бактерий. Хотя координационные свойства остаются схожими с каноническим мотивом EF-hand из 29 остатков спираль-петля-спираль, EF-подобные мотивы отличаются от EF-hands тем, что они содержат отклонения во вторичной структуре фланкирующих последовательностей и / или изменение длины Ca 2+ -координационной петли.
  • Руки EF обладают очень высокой селективностью к кальцию. Например, константа диссоциации альфа- парвальбумина для Ca 2+ в ~ 1000 раз ниже, чем для аналогичного иона Mg 2+ . [2] Такая высокая селективность обусловлена ​​относительно жесткой координационной геометрией, наличием множества заряженных боковых цепей аминокислот в сайте связывания, а также свойствами сольватации ионов. [3] [4] [5]

Прогноз [ править ]

Сводка сигнатур мотивов, используемых для предсказания EF-рук.
  • Поиск по образцу (сигнатуре мотива) - один из наиболее простых способов прогнозирования непрерывных сайтов связывания Ca 2+ EF-hand в белках. На основе результатов выравнивания последовательностей канонических мотивов EF-hand, особенно консервативных боковых цепей, непосредственно участвующих в связывании Ca 2+ , был создан паттерн PS50222 для предсказания канонических сайтов EF-hand. Серверы прогнозов можно найти в разделе внешних ссылок.

Классификация [ править ]

  • С тех пор, как в 1973 г. был выделен мотив EF-hand, семейство белков EF-hand расширилось и теперь включает по крайней мере 66 подсемейств. EF-мотивы рук делятся на две основные группы:
    • Канонические EF-стрелки в кальмодулине (CaM) и прокариотическом CaM-подобном белке калеритрине. Каноническая петля EF-hand из 12 остатков связывает Ca 2+ в основном через карбоксилаты или карбонилы боковой цепи (положения последовательности петли 1, 3, 5, 12). Остаток на оси –X координирует ион Ca 2+ через мостиковую молекулу воды. Петля EF-руки имеет бидентатный лиганд (Glu или Asp) на оси –Z.
    • Псевдо EF-руки обнаружены исключительно на N-концах S100 и S100-подобных белков. Петля псевдо EF-руки с 14 остатками хелатирует Ca 2+, главным образом, через карбонилы основной цепи (положения 1, 4, 6, 9).

Дополнительные пункты:

Филогенетическое дерево семейства белков EF-hand.
  • EF-подобные белки с разнообразными фланкирующими структурными элементами вокруг Са 2+ -связывающей петли описаны у бактерий и вирусов. Эти прокариотические белки, подобные EF-hand, широко участвуют в передаче сигналов Ca 2+ и гомеостазе у бактерий. Они содержат гибкие участки Са 2+ -связывающих петель, которые отличаются от мотивов EF-руки. Однако их координационные свойства напоминают классические мотивы EF-рук.
    • Например, полунепрерывный сайт связывания Ca 2+ в D-галактозосвязывающем белке (GBP) содержит петлю из девяти остатков. Ион Ca 2+ координируется семью атомами кислорода белка, пять из которых относятся к петле, имитирующей каноническую петлю EF, тогда как два других относятся к карбоксилатной группе удаленного Glu.
    • Другим примером является новый домен под названием Excalibur (внеклеточная область связывания Ca 2+ ), выделенный из Bacillus subtilis . Этот домен имеет консервативную Са 2+ -связывающую петлю из 10 остатков, поразительно похожую на каноническую петлю EF-hand из 12 остатков.
    • Разнообразие структуры фланкирующей области иллюстрируется открытием EF-hand-подобных доменов в бактериальных белках. Например, спираль-петля-цепь вместо структуры спираль-петля-спираль находится в периплазматическом галактозосвязывающем белке ( Salmonella typhimurium , PDB : 1 гцг ) или альгинатсвязывающем белке ( Sphingomonas sp ., 1kwh ); входящая спираль отсутствует в защитном антигене ( Bacillus anthracis , 1acc ) или докерине ( Clostridium thermocellum , 1daq ).
  • Среди всех структур, о которых сообщалось на сегодняшний день, большинство EF-мотивов руки спарены либо между двумя каноническими, либо одним псевдо и одним каноническим мотивами. Для белков с нечетным числом EF-рук, таких как пента-EF-hand калпаин, мотивы EF-hand были связаны посредством гомо- или гетеродимеризации. Было показано, что недавно идентифицированная EF-рука, содержащая ER Ca 2+ сенсорный белок, молекула стромального взаимодействия 1 и 2 (STIM1, STIM2), содержит Ca 2+ -связывающий канонический мотив EF-руки, который спаривается с ближайшим, нижестоящим атипичная «скрытая» не-Ca 2+ -связывающая EF-рука. Одиночные мотивы EF-руки могут служить модулями стыковки с белками: например, одна рука EF в белках NKD1 и NKD2 связывает белки Disheveled (DVL1, DVL2, DVL3).
  • Функционально EF-hands можно разделить на два класса: 1) сигнальные белки и 2) буферные / транспортные белки. Первая группа является самой большой и включает наиболее известные представители семейства, такие как кальмодулин, тропонин С и S100B. Эти белки обычно претерпевают зависимые от кальция конформационные изменения, которые открывают сайт связывания-мишени. Последняя группа представлена ​​кальбиндином D9k и не претерпевает зависимых от кальция конформационных изменений.

Подсемейства [ править ]

  • Домен гомологии EPS15 (EH) - InterPro :  IPR000261

Примеры [ править ]

Экуорин [ править ]

Aequorin - это кальций-связывающий белок (CaBP), выделенный из кишечнополостных Aequorea victoria. Aequorin принадлежит к семейству EF-hand CaBP с петлями EF-hand, которые у млекопитающих тесно связаны с CaBP. Кроме того, экворин в течение многих лет использовался в качестве индикатора Ca2 +, и было показано, что он безопасен и хорошо переносится клетками. Экворин состоит из двух компонентов - кальцийсвязывающего компонента апоэкворина (AQ) и хемилюминесцентной молекулы коэлентеразина. Часть AQ этого белка содержит кальций-связывающие домены EF-hand. [6]

Человеческие белки [ править ]

Белки человека, содержащие этот домен, включают:

  • ACTN1 ; ACTN2 ; ACTN3 ; ACTN4 ; APBA2BP ; AYTL1 ; AYTL2
  • C14orf143 ; CABP1 ; CABP2 ; CABP3 ; CABP4 ; CABP5 ; CABP7 ; CALB1 ; CALB2 ; CALM2 ; CALM3 ; CALML3 ; CALML4 ; CALML5 ; CALML6 ; CALN1 ; КАЛУ ; CAPN1 ; CAPN11 ; CAPN2 ; CAPN3 ; CAPN9 ; CAPNS1 ; CAPNS2 ; КОЛПАЧКИ ; CAPS2; CAPSL ; CBARA1 ; CETN1 ; CETN2 ; CETN3 ; ТЭЦ ; ТЭЦ2 ; CIB1 ; CIB2 ; CIB3 ; CIB4 ; CRNN
  • ДГКА ; ДГКБ ; ДГКГ ; DST ; DUOX1 ; DUOX2
  • EFCAB1 ; EFCAB2 ; EFCAB4A ; EFCAB4B ; EFCAB6 ; EFCBP1 ; EFCBP2 ; EFHA1 ; EFHA2 ; EFHB ; EFHC1 ; EFHD1 ; EFHD2 ; EPS15 ; EPS15L1
  • FKBP10 ; FKBP14 ; FKBP7 ; FKBP9 ; FKBP9L ; FREQ ; FSTL1 ; FSTL5
  • GCA ; GPD2 ; GUCA1A ; GUCA1B ; GUCA1C
  • гиппокальцин ; HPCAL1 ; HPCAL4 ; HZGJ
  • IFPS ; ИТСН1 ; ИТСН2 ; KCNIP1 ; KCNIP2 ; KCNIP3 ; KCNIP4 ; KIAA1799
  • LCP1
  • MACF1 ; MRLC2 ; MRLC3 ; MST133 ; MYL1 ; MYL2 ; MYL5 ; MYL6B ; MYL7 ; MYL9 ; MYLC2PL ; MYLPF
  • NCALD ; NIN ; НКД1 ; НКД2 ; НЛП ; NOX5 ; NUCB1 ; NUCB2
  • OCM
  • PDCD6 ; PEF1 ; ПКД2 ; PLCD1 ; PLCD4 ; PLCH1 ; PLCH2 ; PLS1 ; PLS3 ; PP1187 ; PPEF1 ; PPEF2 ; PPP3R1 ; PPP3R2 ; ПРКЧШ ; PVALB
  • RAB11FIP3 ; РАСЭФ ; РАСГРП ; RASGRP1 ; RASGRP2 ; RASGRP3 ; RCN1 ; RCN2 ; RCN3 ; RCV1 ; RCVRN ; REPS1 ; RHBDL3 ; RHOT1 ; RHOT2 ; RPTN ; RYR2 ; RYR3
  • S100A1 ; S100A11 ; S100A12 ; S100A6 ; S100A8 ; S100A9 ; S100B ; S100G ; S100Z ; SCAMC-2 ; SCGN ; SCN5A ; SDF4 ; SLC25A12 ; SLC25A13 ; SLC25A23 ; SLC25A24 ; SLC25A25 ; SPATA21 ; ЗИП1 ; SPTAN1 ; НИИ
  • TBC1D9 ; TBC1D9B ; TCHH ; TESC ; TNNC1 ; TNNC2
  • USP32
  • VSNL1
  • ZZEF1

См. Также [ править ]

  • Другой отличительный кальций-связывающий мотив, состоящий из альфа-спиралей, - это домен докерина .

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Ban C, Ramakrishnan B, Ling KY, Kung C, Sundaralingam M (январь 1994). «Структура рекомбинантного кальмодулина Paramecium tetraurelia при разрешении 1,68 А». Acta Crystallogr. D . 50 (Pt 1): 50–63. DOI : 10.1107 / S0907444993007991 . PMID  15299476 .
  2. ^ Schwaller, B. (13 октября 2010). «Цитозольные буферы Ca2 +» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 2 (11): a004051 – a004051. DOI : 10.1101 / cshperspect.a004051 . PMC 2964180 . PMID 20943758 .  
  3. ^ Гиффорд, Джессика Л .; Уолш, Майкл П .; Фогель, Ханс Дж. (15 июля 2007 г.). «Структуры и свойства связывания ионов металлов Ca-связывающих мотивов EF-руки спираль – петля – спираль». Биохимический журнал . 405 (2): 199–221. DOI : 10.1042 / BJ20070255 . PMID 17590154 . 
  4. ^ Дудев, Тодор; Лим, Кармай (16 сентября 2013 г.). «Конкуренция между ионами металлов за сайты связывания с белками: детерминанты селективности ионов металлов в белках». Химические обзоры . 114 (1): 538–556. DOI : 10.1021 / cr4004665 . PMID 24040963 . 
  5. ^ Цзин, Чжифэн; Лю, Ченгвэнь; Ци, Руи; Рен, Пэнъю (23 июля 2018 г.). «Эффект многих тел определяет селективность в отношении Са и Mg в белках» . Труды Национальной академии наук . 115 : 201805049. DOI : 10.1073 / pnas.1805049115 . PMC 6094099 . PMID 30038003 .  
  6. ^ Detert JA, Адамс EL, Lescher JD, Lyons JA, Мойер JR (2013). «Предварительная обработка апоэкворином защищает нейроны CA1 гиппокампа от кислородно-глюкозной депривации» . PLoS ONE . 8 (11): e79002. DOI : 10.1371 / journal.pone.0079002 . PMC 3823939 . PMID 24244400 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Бранден С., Туз Дж. (1999). «Глава 2: Мотивы структуры белка». Введение в структуру белка . Нью-Йорк: Garland Pub. С. 24–25. ISBN 0-8153-2305-0.
  • Накаяма С., Крецингер Р.Х. (1994). «Эволюция семейства белков EF-hand». Annu Rev Biophys Biomol Struct . 23 : 473–507. DOI : 10.1146 / annurev.bb.23.060194.002353 . PMID  7919790 .
  • Чжоу Ю., Ян В., Кирбергер М., Ли Х. В., Аяласомаяджула Г., Ян Дж. Дж. (Ноябрь 2006 г.). «Прогнозирование кальций-связывающих белков EF-руки и анализ бактериальных белков EF-руки». Белки . 65 (3): 643–55. DOI : 10.1002 / prot.21139 . PMID  16981205 .
  • Чжоу Ю., Фрей Т.К., Ян Дж.Дж. (июль 2009 г.). «Вирусная кальциомика: взаимодействие между Ca2 + и вирусом» . Клеточный кальций . 46 (1): 1–17. DOI : 10.1016 / j.ceca.2009.05.005 . PMC  3449087 . PMID  19535138 .
  • Накаяма С., Монкриф Н.Д., Кретсингер Р.Х. (май 1992 г.). «Эволюция белков, модулируемых кальцием EF-hand. II. Домены нескольких подсемейств имеют различную эволюционную историю». J. Mol. Evol . 34 (5): 416–48. DOI : 10.1007 / BF00162998 . PMID  1602495 .
  • Hogue CW, MacManus JP, Banville D, Szabo AG (июль 1992 г.). «Сравнение усиления люминесценции тербия (III) у мутантов кальцийсвязывающих белков руки EF». J. Biol. Chem . 267 (19): 13340–7. PMID  1618836 .
  • Байрох А., Кокс Дж. А. (сентябрь 1990 г.). «Мотивы EF-руки в инозитолфосфолипид-специфической фосфолипазе C» . FEBS Lett . 269 (2): 454–6. DOI : 10.1016 / 0014-5793 (90) 81214-9 . PMID  2401372 .
  • Финн Б.Э., Форсен С. (январь 1995 г.). «Эволюционирующая модель структуры, функции и активации кальмодулина» . Структура . 3 (1): 7–11. DOI : 10.1016 / S0969-2126 (01) 00130-7 . PMID  7743133 .
  • Статопулос П.Б., Чжэн Л., Ли Г.Й., Плевин М.Дж., Икура М. (октябрь 2008 г.). «Структурные и механистические выводы о STIM1-опосредованном инициировании поступления кальция в магазин». Cell . 135 (1): 110–22. DOI : 10.1016 / j.cell.2008.08.006 . PMID  18854159 .
  • Нельсон М.Р., Тулин Э., Фаган П.А., Форсен С., Чазин В.Дж. (февраль 2002 г.). «Домен EF-hand: глобально совместная структурная единица» . Protein Sci . 11 (2): 198–205. DOI : 10.1110 / ps.33302 . PMC  2373453 . PMID  11790829 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Ресурсный мотив Eukaryotic Linear Motif, класс LIG_EH_1
  • Ресурсный мотив Eukaryotic Linear Motif, класс LIG_IQ
  • Класс ресурса мотивов Eukaryotic Linear Motif DOC_PP2B_LxvP_1
  • Ресурсный мотив Eukaryotic Linear Motif, класс LIG_IQ
  • Нельсон М., Чазин В. "Библиотека данных по кальций-связывающим белкам EF-Hand" . Университет Вандербильта . Проверено 29 августа 2009 .
  • Хайек Дж. "База данных белков EF-hand (EF-handome)" . Европейское кальциевое общество и Свободный университет Брюсселя . Проверено 29 августа 2009 . по запросу на [email protected]
  • Ян Дж. "Кальциомика" . Государственный университет Джорджии. Архивировано из оригинала на 2009-10-12 . Проверено 29 августа 2009 . сервер предсказаний для белков, связывающих кальций EF-hand