Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гистидин-фосфотрансферный домен
1c02.png
Кристаллическая структура дрожжевого белка гистидина фосфотрансферазы Ypd1 . Четыре спирали, показанные желтым цветом, составляют консервативный четырехспиральный пучок, типичный для мономерных доменов HPt; Спирали, показанные красным, представляют собой вставки, специфичные для Ypd1. Сайт фосфорилирования гистидина показан зеленым цветом. Из PDB : 1C02 . [1]
Идентификаторы
СимволHpt
PfamPF01627
ИнтерПроIPR008207
УМНАЯHPT
PROSITEPS50894
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumкраткое изложение структуры
Гистидинфосфотрансфераза
4fmt.png
Кристаллическая структура гистидинфосфотрансферазного белка ChpT Caulobacter crescentus в димерной форме. Четыре спирали, показанные желтым цветом, составляют консервативный четырехспиральный пучок, при этом сайты фосфорилирования гистидина выделены зеленым. Домены, показанные красным и коричневым, являются доменами псевдо-СА, которые напоминают АТФ-связывающие домены гистидинкиназ, но не связывают и не гидролизуют АТФ. Из PDB : 4FMT . [2]
Идентификаторы
СимволHPTransfase
PfamPF10090
ИнтерПроIPR018762
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumкраткое изложение структуры

Домены гистидин-фосфотрансферазы и гистидин-фосфотрансферазы (обе часто сокращенно HPt ) представляют собой белковые домены, участвующие в « фосфорелейной » форме двухкомпонентных регуляторных систем . Эти белки обладают фосфорилируемым остатком гистидина и ответственны за перенос фосфорильной группы от остатка аспартата на промежуточном «приемном» домене , обычно являющемся частью гибридной гистидинкиназы , на аспартат на конечном регуляторе ответа .

Функция [ править ]

При ортодоксальной двухкомпонентной передаче сигналов белок гистидинкиназы аутофосфорилирует по остатку гистидина в ответ на внеклеточный сигнал, а фосфорильная группа впоследствии переносится на остаток аспартата на принимающем домене регулятора ответа . В фосфорилах «гибридная» гистидинкиназа содержит внутренний аспартатсодержащий приемный домен, на который переносится фосфорильная группа, после чего белок HPt, содержащий фосфорилируемый гистидин, получает фосфорильную группу и, наконец, передает ее регулятору ответа. Таким образом, ретрансляционная система развивается в порядке His-Asp-His-Asp, причем второй His вносится Hpt. [3][4] [5] В некоторых случаях фосфорелейная система построена из четырех отдельных белков, а не из гибридной гистидинкиназы с внутренним принимающим доменом, а в других примерах как приемник, так и HPt-домены присутствуют в полипептидной цепи гистидинкиназы. . [6] : 198 Перепись двухкомпонентной архитектуры системных доменов показала, что домены HPt у бактерий чаще встречаются как домены более крупных белков, чем как отдельные белки. [4]

Регламент [ править ]

Повышенная сложность фосфорелейной системы по сравнению с ортодоксальной двухкомпонентной передачей сигналов предоставляет дополнительные возможности для регуляции и улучшает специфичность ответа. [6] : 192 [7] Несмотря на то, что между ортодоксальными двухкомпонентными системами очень мало перекрестных помех, фосфореле позволяют более сложные пути передачи сигналов; примеры включают бифуркационный путь с множественными выходами ниже по течению, как в случае Caulobacter crescentus ChpT HPt, участвующий в регуляции клеточного цикла [2], или, альтернативно, пути, в которых более чем одна гистидинкиназа контролирует один регулятор ответа, такой как путь споруляции вBacillus subtilis , который может вызывать сложные временные изменения. [8] В некоторых известных случаях существует дополнительная форма регулирования в фосфогистидину фосфатазы ферментовкоторые действуют на ТВД, таких как палочки Escherichia белка SixA которая ориентирована ArcB . [6] : 206

Структура [ править ]

Кристаллическая структура дрожжевого Hpt Ypd1 в комплексе с регулятором ответа Sln1 . Ypd1 появляется справа с консервативным четырехспиральным пучком желтым и переменными спиралями красным. Sln1 появляется слева с бета-листами коричневого цвета и спиралями коричневого цвета. Ключевые остатки - Asp от Sln1 и ​​His от Ypd1 - выделены зелеными палочками. Связанный ион магния показан оранжевой сферой, а трифторид бериллия , аналог фосфорила, показан розовым. Из PDB : 2R25 . [9]

Функция гистидин-фосфотрансфера может выполняться белками, по крайней мере, с двумя различными архитектурами, оба из которых состоят из четырехспирального пучка, но различаются способом сборки этого пучка. Наиболее структурно охарактеризованы HPT белки, такие как домен HPT из палочки Escherichia белка ArcB и Saccharomyces CEREVISIAE белка Ypd1 , образуют пучок в качестве мономеров. [5] [2] В менее распространенном типе, таком как фактор споруляции Bacillus subtilis Spo0B или белок ChpT Caulobacter crescentus , связка собирается какдимер белка , имеющий сходство со структурой гистидинкиназ. [7] [2] Мономерные домены HPt содержат только один фосфорилируемый остаток гистидина и взаимодействуют с одним регулятором ответа, тогда как димеры имеют два сайта фосфорилирования и могут взаимодействовать с двумя регуляторами ответа одновременно. Мономерные домены HPt не обладают собственной ферментативной активностью и действуют исключительно как фосфатные челноки [10] [4], в то время как димерный Spo0B является каталитическим; скорость его фосфопереноса к регулятору ответа реципиента резко возрастает по сравнению с гистидинфосфатом. [11] Несмотря на наличие второго домена, имеющего некоторое сходство с АТФазойдоменов, димерные белки HPt, как было показано, не связывают или гидролизуют АТФ и не имеют ключевых остатков, присутствующих в других АТФазах. [2]

Мономерные и димерные формы не имеют детектируемого сходства последовательностей и, скорее всего, не связаны эволюционно; они вместо этого являются примерами конвергентной эволюции . [2] Хотя димерные HPts, вероятно, происходят из вырожденных гистидинкиназ, возможно, что мономерные HPts имеют несколько различных происхождений, поскольку существует несколько эволюционных ограничений на структуру. [3]

Распространение [ править ]

У бактерий , где двухкомпонентная передача сигналов чрезвычайно распространена, около 25% известных гистидинкиназ относятся к гибридному типу. Двухкомпонентные системы гораздо реже встречаются у архей и эукариот и встречаются у низших эукариот и растений, но не у многоклеточных . Среди известных примеров большинство, если не все эукариотические двухкомпонентные системы, представляют собой гибридные киназные фосфорелеи. [3]

Биоинформатики перепись бактериальных геномов найдены большие различия в количестве (мономерный) HPT доменов , определенных в различных бактериальных филах , с некоторыми геном не кодирующие не HPTs вообще. По отношению к количеству гистидинкиназы и регуляторов ответа, присутствующих в геноме, у эукариот больше идентифицируемых доменов HPt, чем у бактерий. [12] У грибов геномный инвентарь белков HPt варьируется, при этом мицелиальные грибы обычно обладают большим количеством белков HPt, чем дрожжи ; только один из них кодируется в хорошо изученном геноме Saccharomyces cerevisiae . У растений обычно более одного HPt, но меньше HPt, чем регуляторов реакции.[4] [10]

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Song HK, Lee JY, Lee MG, Moon J, Min K, Yang JK, Suh SW (ноябрь 1999 г.). «Понимание эукариотической многоступенчатой ​​фосфорелейной передачи сигнала, выявленной кристаллической структурой Ypd1p из Saccharomyces cerevisiae». Журнал молекулярной биологии . 293 (4): 753–61. DOI : 10.1006 / jmbi.1999.3215 . PMID  10543964 .
  2. ^ a b c d e f Блэр Дж. А., Сюй К., Чайлдерс В. С., Мэтьюз II, Керн Дж. В., Эккарт М., Дикон А. М., Шапиро Л. (сентябрь 2013 г.). «Разветвленная сигнальная проводка важного бактериального белка фосфопереноса клеточного цикла» . Структура . 21 (9): 1590–601. DOI : 10.1016 / j.str.2013.06.024 . PMC 3787845 . PMID 23932593 .  
  3. ^ a b c Capra EJ, Laub MT (2012). «Эволюция двухкомпонентных систем передачи сигналов» . Ежегодный обзор микробиологии . 66 : 325–47. DOI : 10.1146 / annurev-micro-092611-150039 . PMC 4097194 . PMID 22746333 .  
  4. ^ а б в г Суруджон Д., Ратнер Д.И. (2016). «Использование вероятностного поиска мотивов для идентификации белков, содержащих гистидиновый фосфотрансферный домен» . PLOS ONE . 11 (1): e0146577. Bibcode : 2016PLoSO..1146577S . DOI : 10.1371 / journal.pone.0146577 . PMC 4709007 . PMID 26751210 .  
  5. ^ а б Сюй Q, Карлтон Д., Миллер М. Д., Эльслигер М. А., Кришна С. С., Абдубек П., Астахова Т., Бурра П., Чиу Х. Дж., Клейтон Т., Деллер М. С., Дуан Л., Элиас Й, Фейерхельм Дж., Грант Дж. , Grzechnik SK, Han GW, Jaroszewski L, Jin KK, Klock HE, Knuth MW, Kozbial P, Kumar A, Marciano D, McMullan D, Morse AT, Nigoghossian E, Okach L, Oommachen S, Paulsen J, Reyes R, Rife С.Л., Сефкович Н., Трейм С., Форель CV, ван ден Бедем Х., Уикес Д., Ходжсон К.О., Вули Дж., Дикон А.М., Годзик А., Лесли С.А., Уилсон И.А. (июль 2009 г.). «Кристаллическая структура гистидинового фосфотрансферного белка ShpA, важного регулятора биогенеза стебля у Caulobacter crescentus» . Журнал молекулярной биологии . 390 (4): 686–98. doi :10.1016 / j.jmb.2009.05.023 . PMC  2726009 . PMID  19450606 .
  6. ^ a b c Витворт, Дэвид Э. (2012). «Двухкомпонентные регуляторные системы прокариот». В Филлу, Ален AM (ред.). Бактериальные регуляторные сети . Норфолк, Великобритания: Caister Academic Press. С. 191–222. ISBN 9781908230034.
  7. ^ а б Варугезе К.И. (апрель 2002 г.). «Молекулярное распознавание бактериальных белков фосфора». Текущее мнение в микробиологии . 5 (2): 142–8. DOI : 10.1016 / s1369-5274 (02) 00305-3 . PMID 11934609 . 
  8. Перейти ↑ Salazar ME, Laub MT (апрель 2015 г.). «Временная и эволюционная динамика двухкомпонентных сигнальных путей» (PDF) . Текущее мнение в микробиологии . 24 : 7–14. DOI : 10.1016 / j.mib.2014.12.003 . ЛВП : 1721,1 / 105366 . PMC 4380680 . PMID 25589045 .   
  9. Перейти ↑ Zhao X, Copeland DM, Soares AS, West AH (январь 2008 г.). «Кристаллическая структура комплекса между фосфорильным белком YPD1 и доменом регулятора ответа SLN1, связанным с фосфорильным аналогом» . Журнал молекулярной биологии . 375 (4): 1141–51. DOI : 10.1016 / j.jmb.2007.11.045 . PMC 2254212 . PMID 18076904 .  
  10. ^ a b Fassler JS, West AH (август 2013 г.). «Белки фосфопереноса гистидина в двухкомпонентных путях передачи сигнала грибов» . Эукариотическая клетка . 12 (8): 1052–60. DOI : 10.1128 / ec.00083-13 . PMC 3754533 . PMID 23771905 .  
  11. ↑ Zapf J, Sen U, Hoch JA, Varughese KI (август 2000 г.). «Временное взаимодействие между двумя фосфорелейными белками, заключенными в кристаллическую решетку, раскрывает механизм молекулярного распознавания и фосфопереноса при передаче сигнала». Структура . 8 (8): 851–62. DOI : 10.1016 / s0969-2126 (00) 00174-X . PMID 10997904 . 
  12. ^ Salvado В, Vilaprinyo Е, Sorribas А, Алвес R (2015). «Обзор доменов HK, HPt и RR и их организации в двухкомпонентных системах и фосфорелейных белках организмов с полностью секвенированными геномами» . PeerJ . 3 : e1183. DOI : 10,7717 / peerj.1183 . PMC 4558063 . PMID 26339559 .