Одоранта-связывающие белки (ОБПС) небольшие ( от 10 до 30 кДа) , растворимые белки , секретируемые вспомогательных клеток , окружающих обонятельные нейроны рецептора , в том числе носовой слизи многих видов позвоночных , так и в sensillar лимфы хемосенсорной сенсиллах от насекомых . OBP характеризуются специфическим белковым доменом, который состоит из шести α-спиралей, соединенных тремя дисульфидными связями. Хотя функция OBP в целом не установлена, считается, что они действуют как переносчики запаха, доставляя молекулы одоранта к обонятельным рецепторам в клеточной мембране сенсорных нейронов.
Эти обонятельные рецепторы наземных животных существуют в водной среде , но обнаружить отдушки , которые в первую очередь гидрофобные . [1] Растворимость гидрофобных отдушек в воде значительно повышается за счет белков, связывающих одорант, которые существуют во внеклеточной жидкости, окружающей рецепторы одорантов. [1] Это семейство состоит из феромон-связывающих белков (PBP), которые специфичны для мужчин и связаны с феромон-чувствительными нейронами и общими одорант-связывающими белками (GOBP).
Эти белки были первоначально идентифицированы на основании их способности связываться с радиоактивно меченными одорантами умеренного сродства. [2] [3]
Состав
ОБП представляют собой небольшие белки размером порядка 14 кДа. Считается, что все белки, связывающие одорант, имеют общую структуру, несмотря на их генетическое разнообразие и сильно изменчивые первичные структуры . [4] У позвоночных OBP являются частью семейства липокалинов . Они структурно характеризуются мотивом β-бочонка, состоящим из антипараллельных β-листов . OBP насекомых имеют очень небольшое сходство аминокислотной последовательности с OBP позвоночных, поскольку они в основном содержат α-спиральные домены. [5] [6] [7] OBP расходятся между видами и внутри видов. Было показано, что процент консервативных остатков между видами составляет всего 8%. [7] OBP 'имеют характерную сигнатуру, которая распознается консервативным паттерном из шести цистеинов, которые связаны в белке тремя дисульфидными мостиками. [8] Их структуры были исследованы с целью изучения новых биоиндуцированных репеллентов против комаров с потенциально улучшенным сродством связывания OBP, селективностью и пониженной летучестью. [9] [10]
Функция
Функции белков, связывающих одорант, в целом недостаточно изучены. Обычно считается, что они увеличивают растворимость гидрофобных отдушек, связывая их и транспортируя через водную сенсиллу лимфу к рецепторам в дендритах, [11] [5] [12] [13] [14] [15] », и несколько исследований подтверждают роль OBP в обонятельном восприятии in vivo . [16] [17] [18] Предполагается, что некоторые связывающие одорант белки ускоряют прекращение реакции на запах, извлекая молекулы одоранта из сенсиллярной лимфы или из самих рецепторов. [19] [20] В настоящее время только один OBP, Obp76a, был тщательно исследован в обонятельной системе дрозофилы и имеет известную физиологическую роль. [11] [14] [21] Obp76a, более известный как LUSH, располагается на сенсилле трихоида и необходим для нормального ответа рецептора запаха Or67d на его феромоновый лиганд цис-вакценилацетат (cVA), хотя ответы Or67d на cVA имеют был обнаружен в отсутствие Obp76a [11] [22] [23] [24] LUSH, как было обнаружено, также связывает cVA in vitro [21] [25] и, как известно, связывает другие феромоны насекомых, [26] короткоцепочечные спирты, [27] [28] и фталаты. [29]
В 2016 году Лартер и др. обнаружили, что делеция единственного обильного OBP, Obp28a, в сенсиллах ab8 дрозофилы не снижает величину их обонятельных ответов, указывая тем самым, что Obp28a не требуется для транспорта пахучих веществ и что сенсиллы ab8 не требуют обильных OBP. Их результаты также предполагают, что Obp28a может буферизовать изменения в запаховой среде, возможно, в качестве контроля молекулярного усиления, о чем ранее не сообщалось для OBP. [30]
Считается, что OBP, помимо обоняния, выполняют множество функций, включая размножение, откладывание яиц и противовоспалительные реакции. [31]
Выражение
ОБП многочисленны и разнообразны. У дрозофилы они кодируются 52 генами одного семейства, но имеют между собой только 20% сходства аминокислот. Некоторые из них кодируются самыми многочисленными мРНК антенн. [32] [33] Внутри и между видами, OBPs экспрессируются в нескольких различных тканях, включая сенсиллы антенн, [34] [35] [36] вкусовую систему и хемосенсорные органы. [37] [38] [35] [39] [40] Также известно, что они эктопически экспрессируются в тканях, таких как кишечник. [15]
Геномный анализ дрозофилы и других видов насекомых ( Anopheles gambiae , Apis mellifera , Bombyx mori и Triboliumcastaneum ) показал, что гены OBP значительно различаются между видами. Семейство OBP содержит от 21 (у A. mellifera ) до 66 генов (у A. gambiae ), тогда как оно варьируется от 52 членов у Drosophila до 20 у T. castaneum . [41] [42] [43] Обычно эти гены неравномерно разбросаны по геному. Большинство (69% генов OBP у Drosophila ) расположены в небольшие кластеры от 2 до 6 генов OBP. [43] Семейство генов OBP дрозофилы было разделено на несколько подсемейств на основе структурных особенностей, функциональной информации и филогенетических отношений: классическое, минус-C, плюс-C, димер, PBP / GOBP, ABPI и ABPII, CRLBP и Подсемейства D7. [43] Эти подсемейства неравномерно распределены среди членистоногих , даже среди двукрылых, и полностью отсутствуют у некоторых видов. [15]
Смотрите также
- Белок, связывающий феромоны насекомых
- Одорант
- Обонятельный рецептор
- Обонятельный рецепторный нейрон
Рекомендации
- ^ a b Vogt, RG; Прествич, GD; Лернер, М.Р. (январь 1991 г.). «Подсемейства одорантов-связывающих белков связаны с различными классами нейронов обонятельных рецепторов у насекомых». Журнал нейробиологии . 22 (1): 74–84. DOI : 10.1002 / neu.480220108 . ISSN 0022-3034 . PMID 2010751 .
- ^ Pelosi, P .; Baldaccini, NE; Пизанелли AM (1 января 1982 г.). «Идентификация специфического обонятельного рецептора 2-изобутил-3-метоксипиразина» . Биохимический журнал . 201 (1): 245–248. DOI : 10.1042 / bj2010245 . ISSN 0264-6021 . PMC 1163633 . PMID 7082286 .
- ^ Shi, W .; Остров, Д.А.; Gerchman, SE; Грациано, В .; Kycia, H .; Studier, B .; Алмо, Южная Каролина; Берли, СК (1999-08-25). «ПНП-оксидаза из Saccharomyces Cerevisiae». DOI : 10.2210 / pdb1ci0 / PDB . Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - ^ Грэм, Лори А; Дэвис, Питер Л. (июнь 2002 г.). «Белки, связывающие запахи Drosophila melanogaster: аннотация и характеристика дивергентного семейства генов». Джин . 292 (1–2): 43–55. DOI : 10.1016 / s0378-1119 (02) 00672-8 . ISSN 0378-1119 . PMID 12119098 .
- ^ а б Сэндлер, Бенджамин Н; Никонова, Лариса; Leal, Walter S; Кларди, Джон (февраль 2000 г.). «Сексуальное влечение у тутового шелкопряда: структура комплекса феромон-связывающий белок-бомбыкол» . Химия и биология . 7 (2): 143–151. DOI : 10.1016 / s1074-5521 (00) 00078-8 . ISSN 1074-5521 . PMID 10662696 .
- ^ Лартиг, Одри; Кампаначчи, Валери; Руссель, Ален; Ларссон, Анна М .; Джонс, Т. Олвин; Тегони, Мариэлла; Камбийо, Кристиан (2002-08-30). "Рентгеновская структура и исследование связывания лиганда хемосенсорного белка моли" . Журнал биологической химии . 277 (35): 32094–32098. DOI : 10.1074 / jbc.M204371200 . ISSN 0021-9258 . PMID 12068017 .
- ^ а б Тегони, Мариэлла; Кампаначчи, Валери; Камбийо, Кристиан (май 2004 г.). «Структурные аспекты сексуального влечения и химического общения у насекомых». Направления биохимических наук . 29 (5): 257–264. DOI : 10.1016 / j.tibs.2004.03.003 . ISSN 0968-0004 . PMID 15130562 .
- ^ Пелоси, П. (2005-01-01). «Разнообразие белков, связывающих запах и хемосенсорных белков, у насекомых» . Химические чувства . 30 (Приложение 1): i291 – i292. DOI : 10.1093 / chemse / bjh229 . ISSN 0379-864X . PMID 15738163 .
- ^ да Коста, Кау Сантана; Галусио, Жоао Маркос; да Кошта, Клаубер Энрике Соуза; Сантана, Аманда Руслана; душ Сантуш Карвалью, Витор; сделать Насименто, Лидиан Диниз; Лима и Лима, Андерсон Энрике; Невес Круз, Джордди; Алвес, Клаудио Наум; Ламейра, Жеронимо (31 декабря 2019 г.). «Изучение потенциала натуральных продуктов из эфирных масел в качестве ингибиторов белков, связывающих запах: подход виртуального скрининга на основе структуры и лигандов для поиска новых репеллентов от комаров» . САУ Омега . 4 (27): 22475–22486. DOI : 10.1021 / acsomega.9b03157 . ISSN 2470-1343 . PMC 6941369 . PMID 31909330 .
- ^ Тиреу, Триас; Китреоти, Грузия; Цицаноу, Катерина Е .; Кусси, Константинос; Drakou, Christina E .; Киннерсли, Джули; Крёбер, Томас; Герен, Патрик М .; Чжоу, Цзин-Цзян; Ятру, Костас; Элиопулос, Элиас (июль 2018 г.). «Идентификация новых биоинспирированных синтетических репеллентов от комаров путем комбинированного скрининга на основе лигандов и молекулярного стыковки на основе структуры OBP» . Биохимия и молекулярная биология насекомых . 98 : 48–61. DOI : 10.1016 / j.ibmb.2018.05.001 .
- ^ а б в Гомес-Диас, Каролина; Reina, Jaime H .; Камбийо, Кристиан; Бентон, Ричард (30 апреля 2013 г.). «Лиганды для нейронов, чувствительных к феромонам, не являются конформационно активированными белками, связывающими одорант» . PLOS Биология . 11 (4): e1001546. DOI : 10.1371 / journal.pbio.1001546 . ISSN 1545-7885 . PMC 3640100 . PMID 23637570 .
- ^ Vogt, RG; Риддифорд, Л. М.; Прествич, GD (1985-12-01). «Кинетические свойства фермента, разлагающего половые феромоны: сенсиллярная эстераза Antheraea polyphemus» . Труды Национальной академии наук . 82 (24): 8827–8831. DOI : 10.1073 / pnas.82.24.8827 . ISSN 0027-8424 . PMC 391531 . PMID 3001718 .
- ^ Войташек, Хуберт; Леал, Уолтер С. (1999-10-22). «Конформационное изменение феромон-связывающего белка из Bombyx mori, вызванное pH и взаимодействием с мембранами» . Журнал биологической химии . 274 (43): 30950–30956. DOI : 10.1074 / jbc.274.43.30950 . ISSN 0021-9258 . PMID 10521490 .
- ^ а б Сюй, Пин Си; Аткинсон, Рэйчел; Джонс, Дэвид Н.М.; Смит, Дин П. (январь 2005 г.). «Drosophila OBP LUSH необходим для активности нейронов, чувствительных к феромонам». Нейрон . 45 (2): 193–200. DOI : 10.1016 / j.neuron.2004.12.031 . ISSN 0896-6273 . PMID 15664171 .
- ^ а б в Vieira, Filipe G .; Розас, Хулио (01.01.2011). «Сравнительная геномика семейств одорант-связывающих и хемосенсорных белков у членистоногих: происхождение и эволюционная история хемосенсорной системы» . Геномная биология и эволюция . 3 : 476–490. DOI : 10.1093 / GbE / evr033 . PMC 3134979 . PMID 21527792 .
- ^ Биссманн, Харальд; Андронопулу, Эви; Biessmann, Max R .; Дурис, Василис; Dimitratos, Spiros D .; Элиопулос, Элиас; Герен, Патрик М .; Ятру, Костас; Джастис, Робин В. (01.03.2010). «Anopheles gambiae Odorant Binding Protein 1 (AgamOBP1) обеспечивает распознавание индолов в антеннах самок комаров» . PLOS ONE . 5 (3): e9471. DOI : 10.1371 / journal.pone.0009471 . ISSN 1932-6203 . PMC 2830424 . PMID 20208991 .
- ^ Пеллетье, Жюльен; Гвидолин, Алин; Сайед, Зайнулабеуддин; Корнел, Энтони Дж .; Леал, Уолтер С. (27 февраля 2010 г.). «Нокдаун белка, связывающего запах комаров, участвующего в чувствительном обнаружении аттрактантов для откладки яиц» . Журнал химической экологии . 36 (3): 245–248. DOI : 10.1007 / s10886-010-9762-х . ISSN 0098-0331 . PMC 2837830 . PMID 20191395 .
- ^ Swarup, S .; Уильямс, Т.И.; Анхольт, Р.Р. (14.06.2011). «Функциональное рассечение генов белков, связывающих одорант, в Drosophila melanogaster» . Гены, мозг и поведение . 10 (6): 648–657. DOI : 10.1111 / j.1601-183x.2011.00704.x . ISSN 1601-1848 . PMC 3150612 . PMID 21605338 .
- ^ Фогт, Ричард Дж .; Риддифорд, Линн М. (сентябрь 1981 г.). «Связывание феромонов и инактивация усиками моли». Природа . 293 (5828): 161–163. DOI : 10.1038 / 293161a0 . ISSN 0028-0836 . PMID 18074618 .
- ^ Зигельбергер, Гунде (сентябрь 1995 г.). "Редокс-сдвиг феромон-связывающего белка в шелкопряде Antheraea Polyphemus". Европейский журнал биохимии . 232 (3): 706–711. DOI : 10.1111 / j.1432-1033.1995.tb20864.x . ISSN 0014-2956 .
- ^ а б Лафлин, Джон Д .; Ха, Тал Су; Джонс, Дэвид Н.М.; Смит, Дин П. (июнь 2008 г.). «Активация феромон-чувствительных нейронов опосредована конформационной активацией феромон-связывающего белка» . Cell . 133 (7): 1255–1265. DOI : 10.1016 / j.cell.2008.04.046 . ISSN 0092-8674 . PMC 4397981 . PMID 18585358 .
- ^ Бентон, Ричард; Vannice, Kirsten S .; Воссхолл, Лесли Б. (17 октября 2007 г.). «Существенная роль рецептора, связанного с CD36, в обнаружении феромонов у дрозофилы». Природа . 450 (7167): 289–293. DOI : 10,1038 / природа06328 . ISSN 0028-0836 . PMID 17943085 .
- ^ Ли, Чжэнчжэн; Ni, Jinfei D .; Хуанг, Цзя; Монтелл, Крейг (25 сентября 2014 г.). «Требование к SNMP1 дрозофилы для быстрой активации и прекращения активности, индуцированной феромонами» . PLOS Genetics . 10 (9): e1004600. DOI : 10.1371 / journal.pgen.1004600 . ISSN 1553-7404 . PMC 4177743 . PMID 25255106 .
- ^ ван дер Гус ван Натерс, Винанд; Карлсон, Джон Р. (апрель 2007 г.). «Рецепторы и нейроны запахов мух у дрозофилы» . Текущая биология . 17 (7): 606–612. DOI : 10.1016 / j.cub.2007.02.043 . ISSN 0960-9822 . PMC 1876700 . PMID 17363256 .
- ^ Kruse, Schoen W; Чжао, Руи; Смит, Дин П.; Джонс, Дэвид Н.М. (27.07.2003). «Структура специфического сайта связывания спирта, определяемого пахучим белком LUSH из Drosophila melanogaster» . Структурная и молекулярная биология природы . 10 (9): 694–700. DOI : 10.1038 / nsb960 . ISSN 1545-9993 . PMC 4397894 . PMID 12881720 .
- ^ Katti, S .; Lokhande, N .; González, D .; Cassill, A .; Рентал, Р. (01.11.2012). «Количественный анализ специфичности феромон-связывающего белка» . Молекулярная биология насекомых . 22 (1): 31–40. DOI : 10.1111 / j.1365-2583.2012.01167.x . ISSN 0962-1075 . PMC 3552018 . PMID 23121132 .
- ^ Bucci, Brigid K .; Kruse, Schoen W .; Тоде, Анна Б .; Альварадо, Сильвия М .; Джонс, Дэвид Н.М. (февраль 2006 г.). «Влияние н-спиртов на структуру и стабильность пахнущего белка LUSH † дрозофилы». Биохимия . 45 (6): 1693–1701. DOI : 10.1021 / bi0516576 . ISSN 0006-2960 . PMID 16460016 .
- ^ Тоде, Анна Б .; Kruse, Schoen W .; Nix, Jay C .; Джонс, Дэвид Н.М. (март 2008 г.). «Роль нескольких групп, связывающих водород, в специфических сайтах связывания спирта в белках: выводы структурных исследований LUSH» . Журнал молекулярной биологии . 376 (5): 1360–1376. DOI : 10.1016 / j.jmb.2007.12.063 . ISSN 0022-2836 . PMC 2293277 . PMID 18234222 .
- ^ Чжоу, Цзин-Цзян; Чжан, Го-Ань; Хуанг, Вэньшэн; Биркетт, Майкл А; Филд, Линда М; Пикетт, Джон А; Пелоси, Паоло (07.01.2004). «Возвращаясь к одорант-связывающему белку LUSH из Drosophila melanogaster: доказательства распознавания запаха и различения» . Письма FEBS . 558 (1–3): 23–26. DOI : 10.1016 / s0014-5793 (03) 01521-7 . ISSN 0014-5793 . PMID 14759510 .
- ^ Лартер, Никки К.; Солнце, Дженнифер С; Карлсон, Джон Р. (15.11.2016). «Организация и функция пахучих связывающих белков дрозофилы» . eLife . 5 . DOI : 10.7554 / elife.20242 . ISSN 2050-084X . PMC 5127637 . PMID 27845621 .
- ^ Пелоси, Паоло; Iovinella, Immacolata; Чжу, Цзяо; Ван, Гуйжун; Дани, Франческа Р. (2018). «За пределами хеморецепции: разнообразные задачи растворимых обонятельных белков у насекомых» . Биологические обзоры . 93 (1): 184–200. DOI : 10.1111 / brv.12339 . ISSN 1469-185X . PMID 28480618 .
- ^ Hekmat-Scafe, Daria S .; Scafe, Charles R .; Маккинни, Эйми Дж .; Тануе, Марк А. (01.09.2002). «Полногеномный анализ семейства генов связывающих одорант белков в Drosophila melanogaster» . Геномные исследования . 12 (9): 1357–1369. DOI : 10.1101 / gr.239402 . ISSN 1088-9051 . PMC 186648 . PMID 12213773 .
- ^ Менез, Карен; Лартер, Никки К .; Парк, Джоори; Карлсон, Джон Р. (20 ноября 2014 г.). «Экран РНК-Seq антенны дрозофилы определяет транспортер, необходимый для обнаружения аммиака» . PLOS Genetics . 10 (11): e1004810. DOI : 10.1371 / journal.pgen.1004810 . ISSN 1553-7404 . PMC 4238959 . PMID 25412082 .
- ^ Маккенна, член парламента; Хекмат-Скафе, DS; Gaines, P .; Карлсон, младший (1994-06-10). «Предполагаемые феромон-связывающие белки дрозофилы, экспрессируемые в подобласти обонятельной системы». Журнал биологической химии . 269 (23): 16340–16347. ISSN 0021-9258 . PMID 8206941 .
- ^ а б Пикиельный, CW; Hasan, G .; Rouyer, F .; Росбаш, М. (январь 1994 г.). «Члены семейства предполагаемых пахучих белков дрозофилы экспрессируются в различных подгруппах обонятельных волосков». Нейрон . 12 (1): 35–49. DOI : 10.1016 / 0896-6273 (94) 90150-3 . ISSN 0896-6273 . PMID 7545907 .
- ^ Шульце, Анна; Прегитцер, Пабло; Вальтер, Марика Ф .; Вудс, Дэниел Ф .; Маринотти, Освальдо; Брир, Хайнц; Кригер, Юрген (05.07.2013). «Паттерн совместной экспрессии пахучих связывающих белков и обонятельных рецепторов идентифицирует отчетливую сенсиллу трихоида на антенне малярийного комара Anopheles gambiae» . PLOS ONE . 8 (7): e69412. DOI : 10.1371 / journal.pone.0069412 . ISSN 1932-6203 . PMC 3702612 . PMID 23861970 .
- ^ Галиндо, К .; Смит, Д.П. (ноябрь 2001 г.). «Большое семейство дивергентных белков, связывающих запахи дрозофилы, экспрессируемых во вкусовых и обонятельных сенсиллах» . Генетика . 159 (3): 1059–1072. ISSN 0016-6731 . PMC 1461854 . PMID 11729153 .
- ^ Чон, Ён Тхэк; Шим, Джэвон; О, Ра; Юн, Хон Ин; Ким, Чул Хун; Мун, Сок Джун; Монтелл, Крейг (август 2013 г.). «Связывающий запах белок, необходимый для подавления сладкого вкуса горькими химическими веществами» . Нейрон . 79 (4): 725–737. DOI : 10.1016 / j.neuron.2013.06.025 . ISSN 0896-6273 . PMC 3753695 . PMID 23972598 .
- ^ С., Шанбхаг; С.-К., Парк; C., Pikielny; Р., Штайнбрехт (28 мая 2001 г.). «Органы вкуса Drosophila melanogaster: тонкая структура и экспрессия предполагаемого одорант-связывающего белка PBPRP2». Клеточные и тканевые исследования . 304 (3): 423–437. DOI : 10.1007 / s004410100388 . ISSN 0302-766X . PMID 11456419 .
- ^ Парк, С.-К .; Шанбхаг, SR; Wang, Q .; Hasan, G .; Steinbrecht, RA; Пикиельный, CW (30.03.2000). «Паттерны экспрессии двух предполагаемых одорант-связывающих белков в органах обоняния Drosophila melanogaster имеют разные значения для их функций». Клеточные и тканевые исследования . 300 (1): 181–192. DOI : 10.1007 / s004410050059 . ISSN 0302-766X .
- ^ Форе, Сильвен; Малешка, Рышард (ноябрь 2006 г.). «Функция и эволюция семейства генов, кодирующих одорант-подобные связывающие белки у социального насекомого, медоносной пчелы (Apis mellifera)» . Геномные исследования . 16 (11): 1404–1413. DOI : 10.1101 / gr.5075706 . ISSN 1088-9051 . PMC 1626642 . PMID 17065610 .
- ^ Форе, Сильвен; Ваннер, Кевин В .; Малешка, Рышард (январь 2007 г.). «Хемосенсорные белки медоносной пчелы: выводы из аннотированного генома, сравнительный анализ и экспрессионное профилирование». Биохимия и молекулярная биология насекомых . 37 (1): 19–28. DOI : 10.1016 / j.ibmb.2006.09.009 . ISSN 0965-1748 . PMID 17175443 .
- ^ а б в Vieira, Filipe G .; Санчес-Грасиа, Алехандро; Розас, Хулио (2007). «Сравнительный геномный анализ семейства одорант-связывающих белков в 12 геномах дрозофилы: очищающий отбор и эволюция от рождения и смерти» . Геномная биология . 8 (11): R235. DOI : 10.1186 / GB-2007-8-11-r235 . ISSN 1474-760X . PMC 2258175 . PMID 18039354 .