Тетрамерный белок представляет собой белка с четвертичной структурой из четырех субъединиц (тетрамерных). Гомотетрамеры имеют четыре идентичные субъединицы (такие как глутатион-S-трансфераза ), а гетеротетрамеры представляют собой комплексы из разных субъединиц. Тетрамер может быть собран как димер димеров с двумя гомодимерными субъединицами (такими как сорбитолдегидрогеназа ) или двумя гетеродимерными субъединицами (такими как гемоглобин ).
Субъединичные взаимодействия в тетрамерах
Взаимодействия между субъединицами, образующими тетрамер, в первую очередь определяются нековалентным взаимодействием. [1] Гидрофобные эффекты , водородные связи и электростатические взаимодействия являются основными источниками этого процесса связывания между субъединицами. Для гомотетрамерных белков, таких как сорбитолдегидрогеназа (SDH), предполагается, что структура эволюционировала от мономерной к димерной и, наконец, к тетрамерной структуре. Процесс связывания в SDH и многих других тетрамерных ферментах можно описать увеличением свободной энергии, которое можно определить по скорости ассоциации и диссоциации. [1] На следующем изображении показана сборка из четырех субъединиц (A, B, C и D) в SDH.
Водородные связи между субъединицами
Сети водородных связей между субъединицами, как было показано, важны для стабильности тетрамерной четвертичной белковой структуры . Например, исследование SDH, в котором использовались различные методы, такие как выравнивание последовательностей белков , структурные сравнения, расчеты энергии, эксперименты по гель-фильтрации и эксперименты по кинетике ферментов, могло выявить важную сеть водородных связей, которая стабилизирует тетрамерную четвертичную структуру в SDH млекопитающих . [1]
Тетрамеры в иммунологии
В иммунологии тетрамеры MHC можно использовать в анализах тетрамеров для количественного определения количества антигенспецифических Т-клеток (особенно CD8 + Т-клеток). Тетрамеры MHC основаны на рекомбинантных молекулах класса I, которые под действием бактериального BirA были биотинилированы. Эти молекулы сворачиваются с помощью интересующего пептида и β2M и тетрамеризуются флуоресцентно меченным стрептавидином . (Стрептавидин связывается с четырьмя биотинами на молекулу.) Этот тетрамерный реагент будет специфически метить Т-клетки, которые экспрессируют Т-клеточные рецепторы, специфичные для данного комплекса пептид-МНС. Например, тетрамер Kb / FAPGNYPAL будет специфически связываться со специфическими цитотоксическими Т-клетками вируса Сендай у мышей C57BL / 6. Антигенспецифические ответы можно измерить как CD8 +, тетрамер + Т-клетки как долю всех CD8 + лимфоцитов.
Причина использования тетрамера, в отличие от одной меченой молекулы MHC класса I, заключается в том, что тетраэдрические тетрамеры могут связываться с тремя TCR одновременно, обеспечивая специфическое связывание, несмотря на низкое (10-6 молярное) сродство типичного класса I. -пептид-TCR взаимодействие. Тетрамеры MHC класса II также могут быть получены, хотя с ними труднее работать на практике. [ необходима цитата ]
Гомотетрамеры и гетеротетрамеры
Гомотетрамер представляет собой белковый комплекс , состоящий из четырех идентичных субъединиц , которые связаны , но не ковалентна связанные. [2] И наоборот, гетеротетрамер представляет собой комплекс из 4 субъединиц, в котором одна или несколько субъединиц различаются. [3]
Примеры гомотетрамеров включают:
- ферменты, такие как бета-глюкуронидаза (на фото )
- факторы экспорта, такие как SecB из Escherichia coli [4]
- переносчики ионов магния, такие как CorA. [5]
- лектины, такие как Конканавалин А
- IMPDH и IMPDH2
Примеры гетеротетрамеров включают гемоглобин (на фото ), рецептор NMDA , некоторые аквапорины , [6] некоторые рецепторы AMPA , а также некоторые ферменты . [7]
Очистка гетеротетрамеров
Ионообменная хроматография полезна для выделения специфических гетеротетрамерных белковых ансамблей, что позволяет очищать специфические комплексы как по количеству, так и по положению заряженных пептидных меток. [8] [9] Аффинная хроматография на никеле также может использоваться для очистки гетеротетрамера. [10]
Внутригенная комплементация
Множественные копии полипептида, кодируемого геном, часто могут образовывать агрегат, называемый мультимером. Когда мультимер формируется из полипептидов, продуцируемых двумя разными мутантными аллелями конкретного гена, смешанный мультимер может проявлять большую функциональную активность, чем несмешанные мультимеры, образованные каждым из мутантов по отдельности. Когда смешанный мультимер демонстрирует повышенную функциональность по сравнению с несмешанными мультимерами, это явление называется внутригенной комплементацией . У людей аргининосукцинатлиаза (ASL) представляет собой гомотетрамерный фермент, который может подвергаться внутригенной комплементации. Нарушение ASL у людей может возникать в результате мутаций в гене ASL , особенно мутаций, которые влияют на активный сайт тетрамерного фермента. Расстройство ASL связано со значительной клинической и генетической гетерогенностью, которая, как считается, отражает обширную внутригенную комплементацию, имеющую место у разных отдельных пациентов. [11] [12] [13]
Рекомендации
- ^ a b c Hellgren M, Kaiser C, de Haij S, Norberg A, Höög JO (2007). «Сеть водородных связей в сорбитолдегидрогеназе млекопитающих стабилизирует тетрамерное состояние и имеет важное значение для каталитической силы». Клетка. Мол. Life Sci . 64 (23): 3129–3138. DOI : 10.1007 / s00018-007-7318-1 . PMID 17952367 . S2CID 22090973 .
- ^ «GO-термин: гомотетрамеризация белков» . YeastGenome. Архивировано из оригинального 27 сентября 2011 года . Проверено 14 мая 2011 года .
- ^ «GO-термин: гетеротетрамеризация белка» . YeastGenome. Архивировано из оригинального 27 сентября 2011 года . Проверено 14 мая 2011 года .
- ^ Ватанабэ, М. Блобель, G (апрель 1989 г.). «Цитозольный фактор, очищенный от Escherichia coli, необходим и достаточен для экспорта препротеина и является гомотетрамером SecB» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 86 (8): 2728–32. Bibcode : 1989PNAS ... 86.2728W . DOI : 10.1073 / pnas.86.8.2728 . PMC 286991 . PMID 2649892 .
- ^ Уоррен, Массачусетс; Кухарский, Л.М.; Veenstra, A .; Shi, L .; Грулич П.Ф .; Магуайр, Мэн (1 июля 2004 г.). «Транспортер CorA Mg2 + - гомотетрамер» . Журнал бактериологии . 186 (14): 4605–4612. DOI : 10.1128 / JB.186.14.4605-4612.2004 . PMC 438605 . PMID 15231793 .
- ^ Нили, Джон Д .; Christensen, Birgitte M .; Нильсен, Сорен; Агре, Питер (1 августа 1999 г.). «Гетеротетрамерный состав водных каналов Аквапорин-4». Биохимия . 38 (34): 11156–63. DOI : 10.1021 / bi990941s . PMID 10460172 .
- ^ Chang, T.-H .; Hsieh, F.-L .; Ко, Т.-П .; Teng, K.-H .; Liang, P.-H .; Ван, АХ-Дж. (5 февраля 2010 г.). «Структура гетеротетрамерной геранилпирофосфат-синтазы мяты ( Mentha piperita ) выявляет межсубъединичную регуляцию» . Растительная клетка . 22 (2): 454–467. DOI : 10.1105 / tpc.109.071738 . PMC 2845413 . PMID 20139160 .
- ^ Сакаш, JB; Кантровиц, ER (2000). «Вклад индивидуальных межцепочечных взаимодействий в стабилизацию состояний T и R аспартат-транскарбамоилазы Escherichia coli » . J Biol Chem . 275 (37): 28701–7. DOI : 10.1074 / jbc.M005079200 . PMID 10875936 .
- ^ Фэйрхед, М. (2013). «Соединение по принципу Plug-and-Play через определенные двухвалентные стрептавидины» . J Mol Biol . 426 (1): 199–214. DOI : 10.1016 / j.jmb.2013.09.016 . PMC 4047826 . PMID 24056174 .
- ^ Ховарт, Марк; Chinnapen, Daniel JF; Герроу, Кимберли; Доррестейн, Питер С; Гранди, Мелани Р.; Kelleher, Neil L; Эль-Хусейни, штат Алабама; Тинг, Алиса Y (2006). «Моновалентный стрептавидин с одним фемтомолярным сайтом связывания биотина» . Методы природы . 3 (4): 267–73. DOI : 10.1038 / nmeth861 . PMC 2576293 . PMID 16554831 .
- ^ Тернер М.А., Симпсон А., Макиннес Р.Р., Хауэлл П.Л. (август 1997 г.). «Человеческая аргининосукцинатлиаза: структурная основа внутригенной комплементации» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 94 (17): 9063–8. Bibcode : 1997PNAS ... 94.9063T . DOI : 10.1073 / pnas.94.17.9063 . PMC 23030 . PMID 9256435 .
- ^ Ю. Б., Хауэлл П. Л. (октябрь 2000 г.). «Внутригенная комплементация, структура и функция аргининосукцинатлиазы». Клетка. Мол. Life Sci . 57 (11): 1637–51. DOI : 10.1007 / PL00000646 . PMID 11092456 . S2CID 1254964 .
- ^ Ю. Б., Томпсон Г. Д., Ип П., Хауэлл П. Л., Дэвидсон А. Р. (декабрь 2001 г.). «Механизмы внутригенной комплементации в локусе аргининосукцинатлиазы человека». Биохимия . 40 (51): 15581–90. DOI : 10.1021 / bi011526e . PMID 11747433 .
Внешние ссылки
- Группа Т-клеток - Кардиффский университет