АТФаза P-типа

Кальций-АТФаза , состояние E2-Pi
Идентификаторы
Символ	E1-E2_ATPase
Pfam	PF00122
ИнтерПро	IPR008250
PROSITE	PDOC00139
SCOP2	1su4 / СФЕРА / СУПФАМ
TCDB	3.A.3
OPM суперсемейство	22
Белок OPM	3b9b
Мембранома	224
Доступные белковые структуры: Pfam   структуры / ECOD   PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDBsum краткое изложение структуры

В АТФазы Р-типа , также известный как E ₁ -E ₂ АТФазы , представляют собой большую группу эволюционно родственных ионных и липидных насосов , которые находятся в бактерий , архей и эукариот . ^[1] АТФазы P-типа представляют собой первичные переносчики α-спирального пучка, названные на основе их способности катализировать ауто- (или само) фосфорилирование (следовательно, P) ключевого консервативного остатка аспартата внутри насоса и их источника энергии, аденозинтрифосфата.(АТФ). Кроме того, все они, по-видимому, взаимно преобразуются, по крайней мере, между двумя разными конформациями, обозначенными E ₁ и E ₂ . ^[2] АТФазы Р-типа подпадают под суперсемейство АТФазы Р-типа (Р-АТФазы) ( TC # 3.A.3 ), которое по состоянию на начало 2016 года включает 20 различных семейств белков.

Большинство членов этого суперсемейства переносчиков катализируют поглощение и / или отток катионов, однако одно подсемейство, флиппазы ( TC # 3.A.3.8 ) участвует в переворачивании фосфолипидов для поддержания асимметричной природы биомембраны .

У человека АТФазы P-типа служат основой нервных импульсов , расслабления мышц, секреции и абсорбции в почках , абсорбции питательных веществ в кишечнике и других физиологических процессов. Яркими примерами АТФаз P-типа являются натрий-калиевый насос (Na ⁺ / K ⁺ -АТФаза), протонно-калиевый насос (H ⁺ / K ⁺ -АТФаза), кальциевый насос (Ca ²⁺ -АТФаза) и протонный насос плазматической мембраны (Н ⁺ -АТФаза) растений и грибов.

Общая транспортная реакция [ править ]

Обобщенная реакция для АТФаз P-типа:

nЛиганд ₁ (выход) + млиганд ₂ ( вход ) + АТФ → nЛиганд ₁ (вход) + млиганд ₂ (выход) + АДФ + P _i .

где лиганд может представлять собой ион металла или молекулу фосфолипида.

Открытие [ править ]

Первой обнаруженной АТФазой P-типа была Na + / K + -АТФаза , которую лауреат Нобелевской премии Йенс Кристиан Скоу выделил в 1957 году. ^[3] Na ⁺ / K ⁺ -АТФаза была только первым членом большого и все еще развивающегося семейство белков (см. мотив Swiss-Prot Prosite PS00154 ).

Структура [ править ]

АТФазы P-типа имеют одну каталитическую субъединицу 70–140 кДа. Каталитическая субъединица гидролизует АТФ, содержит сайт фосфорилирования аспартил и сайты связывания для транспортируемого лиганда (ов) и катализирует перенос ионов. Различные подсемейства АТФаз P-типа также нуждаются в дополнительных субъединицах для правильного функционирования. Дополнительные субъединицы, не обладающие каталитической активностью, присутствуют в АТФазных комплексах АТФаз P1A, P2A, P2C и P4. Например, каталитическая альфа-субъединица Na ⁺ / K ⁺ -АТФазы состоит из двух дополнительных субъединиц, бета и гамма, участвующих в транспортировке, сворачивании и регуляции этих насосов. Первый Р-тип АТФаза , чтобы кристаллизовать был SERCA1a , A Sarco (эндо) плазменного ретикулум Са ²⁺ -АТФазой избыстро сокращающаяся мышца взрослого кролика . ^[4] Общеизвестно, что структура SERCA1a является репрезентативной для суперсемейства АТФаз P-типа. ^[5]

Каталитическая субъединица АТФаз P-типа состоит из цитоплазматического участка и трансмембранного участка с сайтами связывания транспортируемого лиганда (ов). Цитоплазматический участок состоит из трех цитоплазматических доменов, обозначенных как домены P, N и A, содержащих более половины массы белка.

Раздел мембраны [ править ]

Трансмембранный участок ( M домен ) обычно имеет десять трансмембранных спиралей (M1-M10), при этом сайты связывания для транспортируемого лиганда (ов) расположены около середины бислоя. Хотя в большинстве подсемейств имеется 10 трансмембранных спиралей, есть некоторые заметные исключения. Предполагается, что АТФазы P1A содержат 7, а большое подсемейство насосов тяжелых металлов P1B), по прогнозам, будет иметь 8 трансмембранных спиралей. Р5 АТФазы, по-видимому, имеют всего 12 трансмембранных спиралей.

Общим для всех АТФаз P-типа является ядро ​​из 6 трансмембранных сегментов (также называемых «транспортным (Т) доменом»; M1-M6 в SERCA), которые содержат сайты связывания для перемещенного лиганда (ов). Лиганд (ы) входят через полуканал к сайту связывания и выходят с другой стороны мембраны через другой полуканал.

В зависимости от АТФазы P-типа различается дополнительное количество трансмембранных сегментов (также называемых «поддерживающим (S) доменом»), которое между подсемействами колеблется от 2 до 6. Дополнительные трансмембранные сегменты, вероятно, обеспечивают структурную поддержку Т-домена и могут также имеют специализированные функции.

Домен фосфорилирования (P) [ править ]

Домен P содержит канонический остаток аспарагиновой кислоты, фосфорилированный (в консервативном мотиве DKTGT; «D» - это однобуквенное сокращение аминокислоты аспартата) в течение цикла реакции. Он состоит из двух частей, последовательно разделенных друг от друга. Эти две части собираются в семинитевой параллельный β-лист с восемью короткими связанными α-спиралями, образуя складку Россмана .

Структура сворачивания и положения критических аминокислот для фосфорилирования в АТФазах P-типа имеют складку галогенкислоты-дегалогеназы, характерную для суперсемейства галогенкислотдегалогеназ (HAD) , как это предсказано гомологией последовательностей. Суперсемейство HAD функционирует по общей теме образования сложного эфира аспартата по механизму реакции S N 2 . Эта реакция S N 2 четко наблюдается в растворенной структуре SERCA с ADP плюс AlF ₄ ^- . ^[6]

Нуклеотидный связывающий (N) домен [ править ]

N-домен служит встроенной протеинкиназой, которая фосфорилирует P-домен. N-домен вставлен между двумя сегментами P-домена и образован семинитевым антипараллельным β-листом между двумя спиральными пучками. Этот домен содержит АТФ-связывающий карман, обращенный к растворителю рядом с P-доменом.

Домен Actuator (A) [ править ]

Домен A служит встроенной протеинфосфатазой, которая выполняет функцию дефосфорилирования фосфорилированного домена P. Домен А является наименьшим из трех цитоплазматических доменов. Он состоит из искаженной структуры желейного валика и двух коротких спиралей. Это исполнительный домен, модулирующий окклюзию транспортируемого лиганда (ов) в сайтах трансмембранного связывания, и он является стержнем в переносе энергии гидролиза АТФ в цитоплазматических доменах на векторный транспорт катионов в трансмембранном домене. Домен A дефосфорилирует P-домен как часть реакционного цикла с использованием высококонсервативного мотива TGES, расположенного на одном конце желейного валика.

Нормативный (R) домен [ править ]

Некоторые члены семейства АТФаз P-типа имеют дополнительные регуляторные (R) домены, слитые с помпой. Насосы P1B тяжелых металлов могут иметь несколько N- и C-концевых доменов связывания тяжелых металлов , которые, как было обнаружено, участвуют в регуляции. Ca ²⁺ -АТФазы P2B имеют аутоинбиторные домены в своих аминоконцевых (растения) или карбоксиконцевых (животных) областях, которые содержат сайты связывания для кальмодулина , который в присутствии Ca ²⁺ активирует P2B-АТФазы, нейтрализуя концевые ограничение. Протонные насосы плазматической мембраны P3A имеют С-концевой регуляторный домен, который в нефосфорилированном состоянии подавляет перекачку.

Механизм [ править ]

Все АТФазы Р-типа используют энергию, полученную из АТФ, для управления транспортом. Они образуют высокоэнергетический промежуточный продукт аспартил-фосфоангидрид в реакционном цикле, и они взаимно преобразуются между по крайней мере двумя различными конформациями, обозначенными E ₁ и E ₂ . Обозначение E ₁ -E ₂ происходит от первоначальных исследований этого семейства ферментов, проведенных на Na ⁺ / K ⁺ -АТФазе, где натриевая форма и форма калия обозначаются как E ₁ и E ₂ , соответственно, в «Схема Пост-Альберса». E ₁ -E ₂Схема доказала свою работоспособность, но существует более двух основных конформационных состояний. Обозначения E ₁ -E ₂ подчеркивают селективность фермента . В E ₁ насос имеет высокое сродство к экспортируемому субстрату и низкое сродство к импортированному субстрату. В E ₂ он имеет низкое сродство к экспортируемому субстрату и высокое сродство к импортированному субстрату. Четыре основных состояния фермента образуют краеугольные камни в реакционном цикле. Происходит несколько дополнительных промежуточных продуктов реакции. Их называют E ₁ ~ P, E ₂ P, E ₂ -P * и E ₁ / E ₂ . ^[7]

Гидролиз АТФ происходит в цитоплазматической головке на границе между доменами N и P. Два сайта Mg-ионов образуют часть активного сайта. Гидролиз АТФ тесно связан с перемещением транспортируемого лиганда (ов) через мембрану, находящуюся на расстоянии более 40 Å, с помощью домена A.

Классификация [ править ]

Филогенетический анализ 159 последовательностей , сделанных в 1998 году Axelsen и Палмгрен предположил , что АТФазы Р-типа могут быть разделены на пять подсемейств (типов; обозначены как P1-P5), основанный на строго сохраняющегося ядра последовательности , за исключением весьма переменной N и C терминала регионы. ^[8] Чан и др. (2010) также проанализировали АТФазы P-типа во всех основных прокариотических типах, для которых были доступны полные данные о последовательности генома, и сравнили результаты с результатами для эукариотических АТФаз P-типа. ^[9] филогенетический анализ сгруппировал белки независимо от организма , из которого они изолированы и показали , что диверсификация АТФазы семейства Р-типа , имела место до разделения эубактерий ,археи и эукариоты . Это подчеркивает важность этого семейства белков для выживания клеток в стрессовых условиях. ^[8]

P1 АТФазы [ править ]

АТФазы P1 (или АТФазы типа I) состоят из АТФаз переходных / тяжелых металлов. Топологический тип I (тяжелые металлы) АТФазы P-типа преобладают у прокариот (примерно в десять раз). ^[10]

P1A ATPases (калиевые насосы) [ править ]

P1A АТФазы (или тип IA) участвуют в импорте K ⁺ ( TC № 3.A.3.7 ). Они являются атипичными АТФазами P-типа, потому что, в отличие от других АТФаз P-типа, они функционируют как часть гетеротетрамерного комплекса (называемого KdpFABC ), где фактический транспорт K ⁺ опосредуется другим субкомпонентом комплекса.

P1B АТФазы (насосы для тяжелых металлов) [ править ]

АТФазы P1B (или АТФазы типа IB) участвуют в транспорте мягких кислот Льюиса : Cu ⁺ , Ag ⁺ , Cu ²⁺ , Zn ²⁺ , Cd ²⁺ , Pb ²⁺ и Co ²⁺ (TC # s 3.A .3.5 и 3.А.3.6 ). Они являются ключевыми элементами устойчивости металлов и гомеостаза металлов в широком диапазоне организмов.

Связывание металла с трансмембранными сайтами связывания металлов (TM-MBS) в Cu ⁺ -ATPases требуется для фосфорилирования фермента и последующего транспорта. Однако Cu ⁺ не получает доступ к Cu ⁺ -АТФазам в свободной ( гидратированной ) форме, но связывается с белком-шапероном . Доставка Cu ^{+ с} помощью Cu ⁺ -шаперона CopZ из Archaeoglobus fulgidus (см. TC № 3.A.3.5.7 ) в соответствующую Cu ⁺ -АТФазу CopA ( TC № 3.A.3.5.30 ) была установлена. учился. ^[11] CopZ взаимодействовал и доставлял металл к N-концевому (ым) металлсвязывающему домену (ам) CopA (MBD). Cu⁺ -загруженные MBD, действующие как доноры металлов, не смогли активировать CopA или усеченный CopA без MBD. Напротив, CopZ, нагруженный Cu ^+, активировал конструкции CopA ATPase и CopA, в которых MBD не могли связываться с Cu ⁺ . Кроме того, в условиях отсутствия оборота CopZ перевел Cu ⁺ в TM-MBS CopA, в котором вообще отсутствуют MBD. Таким образом, MBD могут выполнять регуляторную функцию, не участвуя напрямую в транспорте металлов, а шаперон доставляет Cu ⁺ непосредственно к сайтам трансмембранного транспорта Cu ⁺ -АТФаз. ^[11] Wu et al. (2008) определили структуры двух конструкций насоса Cu (CopA) из Archaeoglobus fulgidus с помощьюкриоэлектронная микроскопия трубчатых кристаллов, которая выявила общую архитектуру и доменную организацию молекулы. Они локализовали его N-концевой MBD в цитоплазматических доменах, которые используют гидролиз АТФ для управления транспортным циклом, и построили псевдоатомную модель, приспособив существующие кристаллографические структуры к картам криоэлектронной микроскопии для CopA. Результаты также предполагают зависимую от Cu регуляторную роль MBD. ^[12]

В CopA Archaeoglobus fulgidus ( TC # 3.A.3.5.7 ) инвариантные остатки в спиралях 6, 7 и 8 образуют два трансмембранных сайта связывания металлов (TM-MBS). Они связывают Cu ⁺ с высоким сродством в тригональной плоской геометрии. Цитоплазматический шаперон Cu ⁺ CopZ переносит металл непосредственно на TM-MBS; однако загрузка обоих TM-MBS требует связывания нуклеотидов с ферментом. В соответствии с классическим механизмом транспорта АТФаз P-типа, занятость обоих трансмембранных сайтов цитоплазматическим Cu ⁺ является требованием для фосфорилирования фермента и последующего транспорта в периплазматическую или внеклеточную среду. Исследования транспорта показали, что большинство Cu ⁺ -АТФаз управляют цитоплазматической Cu⁺ отток, хотя и с совершенно разными скоростями переноса в соответствии с их различными физиологическими ролями. Типичные насосы Cu ⁺ -отвода, ответственные за толерантность к Cu ⁺ , такие как Escherichia coli CopA, имеют скорость оборота в десять раз выше, чем те, которые участвуют в сборке купропротеина (или альтернативных функциях). Это объясняет неспособность последней группы вносить значительный вклад в отток металла, необходимый для выживания в средах с высоким содержанием меди. Были описаны структурные и механистические детали функции АТФазы P-типа, транспортирующей медь. ^[13]

P2 ATPases [ править ]

P2-АТФазы (или АТФазы типа II) разделены на четыре группы. Топологические АТФазы типа II (специфичные для Na ⁺ , K ⁺ , H ⁺ Ca ²⁺ , Mg ²⁺ и фосфолипидов) преобладают у эукариот (примерно вдвое). ^[10]

P2A-АТФазы (кальциевые насосы) [ править ]

P2A-АТФазы (или АТФазы типа IIA) представляют собой АТФазы Ca 2+, которые транспортируют Ca ²⁺ . P2A-АТФазы делятся на две группы. Члены первой группы называются Ca 2+ -АТФазами сарко / эндоплазматического ретикулума (также называемые SERCA). Эти насосы имеют два сайта связывания ионов Ca ²⁺ и часто регулируются ингибирующими вспомогательными белками, имеющими один трансмембранный охватывающий сегмент (например, фосфоламбан и сарколипин . В клетке они расположены в саркоплазматическом или эндоплазматическом ретикулуме. SERCA1a является типом Помпа IIA. Вторая группа АТФаз P2A называетсяCa 2+ -АТФазы секреторного пути (также называемые SPCA). Эти насосы имеют единственный сайт связывания иона Ca ²⁺ и расположены в секреторных пузырьках (животные) или вакуолярной мембране (грибы). (TC # 3.A.3.2)

Кристаллические структуры кальциевых насосов Sarcoplasimc / эндоплазматического ретикулума, управляемые АТФ, можно найти в RCSB. ^[14]

SERCA1a состоит из цитоплазматического участка и трансмембранного участка с двумя сайтами связывания Са ²⁺ . Цитоплазматический участок состоит из трех цитоплазматических доменов, обозначенных как домены P, N и A, содержащих более половины массы белка. Трансмембранный участок имеет десять трансмембранных спиралей (M1-M10), причем два сайта связывания Ca ²⁺ расположены около середины бислоя. Сайты связывания образованы карбонилами боковых цепей и основной цепи из M4, M5, M6 и M8. M4 раскручивается в этой области из-за консервативного пролина (P308). Это раскручивание M4 признано ключевой структурной особенностью АТФаз P-типа.

Структуры доступны для обоих Е ₁ и Е ₂ состояний Са 2+ АТФазы , показывающие , что Ca ²⁺ связывание вызывает значительные изменения во всех трех цитоплазматических доменов по отношению друг к другу. ^[15]

В случае SERCA1a , энергия от АТФ используются для транспортировки 2 Ca ²⁺ -ионов с цитоплазматической стороны к просвету в саркоплазматическом ретикулуме и противотранспорт 1-3 протонов в цитоплазму . Начиная с состояния E ₁ / E ₂ , реакционный цикл начинается, когда фермент высвобождает 1-3 протона из катион-лигирующих остатков в обмен на цитоплазматические -ионы Ca ²⁺ . Это приводит к сборке сайта фосфорилирования между АТФ-связанным N-доменом и Р-доменом, в то время как А-домен управляет закупоркой связанного Са ²⁺ . В этом закрытом состоянии CaИоны ²⁺ захоронены в белковой среде без доступа к какой-либо стороне мембраны. Состояние Ca ₂ E ₁ ~ P формируется в результате киназной реакции, при которой домен P фосфорилируется с образованием АДФ. Расщепление β-фосфодиэфирной связи высвобождает гамма-фосфат из АДФ и высвобождает N-домен из P-домена.

Затем это позволяет домену A вращаться к сайту фосфорилирования, создавая прочную ассоциацию как с доменами P, так и с доменами N. Это движение домена A оказывает толчок вниз на M3-M4 и сопротивление на M1-M2, заставляя насос открываться на просветной стороне и формируя состояние E ₂ P. Во время этого перехода трансмембранные Са ²⁺ -связывающие остатки раздвигаются, разрушая сайт связывания с высоким сродством. Это согласуется с общей моделью перемещения субстрата, показывающей, что энергия при первичном переносе используется не для связывания субстрата, а для его повторного высвобождения из скрытых противоионов. В то же время N-домен подвергается воздействию цитозоля и готов к обмену АТФ в нуклеотид-связывающем сайте.

Когда Ca ²⁺ диссоциирует на просветную сторону, сайты связывания катионов нейтрализуются связыванием протонов, что делает закрытие трансмембранных сегментов благоприятным. Это закрытие связано с вращением вниз домена A и перемещением домена P, что затем приводит к состоянию окклюзии E ₂ -P *. Между тем домен N обменивает ADP на ATP.

Домен Р дефосфорилируется доменом А, и цикл завершается, когда фосфат высвобождается из фермента, стимулируемого недавно связавшимся АТФ, в то время как цитоплазматический путь открывается для обмена протонов на два новых иона Ca ²⁺ . ^[7]

Xu et al. предположили, как связывание Ca ²⁺ вызывает конформационные изменения в TMS 4 и 5 в мембранном домене (M), которые, в свою очередь, вызывают вращение домена фосфорилирования (P). ^[15] Нуклеотидсвязывающие (N) и β-листовые (β) домены очень мобильны, при этом N гибко связан с P, а β гибко связан с M. Моделирование грибковой H ⁺ АТФазы на основе структур Ca ²⁺ , предполагал сравнимое вращение N на 70º относительно P для доставки АТФ к сайту фосфорилирования. ^[16]

Одно сообщение предполагает, что эта Са ²⁺ АТФаза саркоплазматического ретикулума (SR) является гомодимерной. ^[17]

Кристаллические структуры показали, что консервативная петля TGES Са ²⁺ -АТФазы изолирована в состоянии Ca ₂ E _1, но становится вставленной в каталитический сайт в состояниях E ₂ . ^[18] Anthonisen et al. (2006) охарактеризовали кинетику стадий частичной реакции транспортного цикла и связывания фосфорильных аналогов BeF, AlF, MgF и ванадата у мутантов с изменениями консервативных остатков петли TGES. Эти данные предоставляют функциональные доказательства, подтверждающие роль Glu ¹⁸³ в активации молекулы воды, участвующей в E ₂ P → E _2.дефосфорилирование и предполагают прямое участие боковых цепей петли TGES в контроле и облегчении встраивания петли в каталитический сайт. Кроме того, взаимодействия петли TGES, по-видимому, облегчают ее отделение от каталитического сайта во время перехода E ₂ → Ca ₂ E ₁ . ^[18]

Кристаллические структуры кальциевой АТФазы доступны в RCSB и включают: PDB : 4AQR , 2L1W , 2M7E , 2M73 и другие. ^[19]

P2B АТФазы (кальциевые насосы) [ править ]

P2B (или АТФазы типа IIB) представляют собой АТФазы Ca 2+, которые транспортируют Ca ²⁺ . Эти насосы имеют единственный сайт связывания иона Ca ²⁺ и регулируются связыванием кальмодулина с аутоингибиторными встроенными доменами, расположенными либо на карбоксиконцевом (животные), либо на аминоконцевом (растения) конце белка помпы. В клетке они расположены в плазматической мембране (животные и растения) и внутренних мембранах (растения). Ca 2+ -АТФаза плазматической мембраны (также называемая PMCA) животных является АТФазой P2B ( TC # 3.A.3.2 )

P2C АТФазы (натриевые / калиевые и протонно-калиевые насосы) [ править ]

P2C-АТФазы (или тип IIC) включают близкородственные Na + / K + и H + / K + -АТФазы из клеток животных. ( TC # 3.A.3.1 )

Рентгеновская кристаллическая структура Na + / K + -АТФазы почек свиньи с разрешением 3,5 Å была определена с двумя ионами рубидия, связанными в окклюдированном состоянии в трансмембранной части α-субъединицы. ^[20] Некоторые из остатков, образующих полость для окклюзии рубидия / калия в Na ⁺ / K ⁺ -АТФазе, гомологичны тем, которые связывают кальций в Ca ²⁺ -АТФазе сарко (эндо) плазматического ретикулума. Карбоксиконца из альфа-субъединицы содержатся в кармане между трансмембранными спиралями , и , как представляются, новым регуляторный элемент управления сродством натрия, возможно , под влиянием мембранного потенциала .

Crystal Structures доступны в RCSB и включают: PDB : 4RES , 4RET , 3WGU , 3WGV и другие. ^[21]

P2D АТФазы (натриевые насосы) [ править ]

P2D-АТФазы (или тип IID) включают небольшое количество Na ⁺ (и K ⁺ ) -экспортирующих АТФаз, обнаруженных в грибах и мхах. ( Переносчики грибов K ⁺ ; TC № 3.A.3.9 )

P3 ATPases [ править ]

АТФазы Р3 (или АТФазы типа III) делятся на две группы.

P3A ATPases (протонные насосы) [ править ]

P3A-АТФазы (или тип IIIA) содержат H + -АТФазы плазматической мембраны прокариот, протистов, растений и грибов.

H + -АТФаза плазматической мембраны лучше всего охарактеризована у растений и дрожжей. Поддерживает уровень внутриклеточного pH и трансмембранного потенциала . ^[22] Десять трансмембранных спиралей и три цитоплазматических домена определяют функциональную единицу АТФ-связанного транспорта протонов через плазматическую мембрану, и структура заблокирована в функциональном состоянии, ранее не наблюдавшемся в АТФазах P-типа. Трансмембранный домен обнаруживает большую полость, которая, вероятно, заполнена водой, расположенную около середины плоскости мембраны, где она выстлана консервативными гидрофильными и заряженными остатками. Транспортировка протонов против высокого мембранного потенциала легко объясняется этим структурным расположением. ^[23]

P3B АТФазы (магниевые насосы) [ править ]

Предполагается, что АТФазы P3B (или тип IIIB) представляют собой Mg ²⁺ -АТФазы, обнаруженные в эубактериях и растениях. Грибковые переносчики H ⁺ ( TC № 3.A.3.3 ) и Mg ²⁺ ( TC № 3.A.3.4 )

P4 АТФазы (фосфолипидные флиппазы) [ править ]

P4 АТФаза (или IV тип АТФаза) является flippases , участвующим в транспорте фосфолипидов , ^[24] , такие как фосфатидилсерин , фосфатидилхолин и фосфатидилэтаноламин . ^[25]

P5 АТФазы [ править ]

АТФазы Р5 (или АТФазы типа V) обладают неизвестной специфичностью. Эта большая группа встречается только у эукариот и делится на две группы.

P5A ATPases [ править ]

P5A-АТФазы (или тип VA) участвуют в регуляции гомеостаза в эндоплазматическом ретикулуме . ^[26]

P5B ATPases [ править ]

АТФазы P5B (или тип VB) обнаруживаются в лизосомной мембране животных. Мутации в этих насосах связаны с множеством неврологических заболеваний. ^{[27] [28]}

Дальнейшая филогенетическая классификация [ править ]

В дополнение к подсемействам АТФаз P-типа, перечисленным выше, было идентифицировано несколько прокариотических семейств с неизвестной функцией. ^[29] Transporter Классификация баз данных обеспечивает репрезентативный список членов P-АТФазы надсемейство, который по состоянию на начало 2016 года , состоящий из 20 семей. Члены суперсемейства P-ATPase обнаружены у бактерий , архей и эукариот . Кластеризация на филогенетическом дереве обычно соответствует специфичности переносимого иона (ов).

У эукариот они присутствуют в плазматических мембранах или эндоплазматических ретикулярных мембранах. У прокариот они локализуются на цитоплазматических мембранах.

Позже были проанализированы АТФазы P-типа от 26 видов эукариот. ^{[10] [30]}

Chan et al. (2010) провели эквивалентный, но более обширный анализ суперсемейства АТФазы P-типа у прокариот и сравнили их с таковыми у эукариот. В то время как некоторые семейства представлены в обоих типах организмов, другие встречаются только в одном или другом типе. Первичные функции прокариотических АТФаз P-типа, по-видимому, заключаются в защите от стрессовых условий окружающей среды. Функционально охарактеризована лишь около половины семейств АТФаз P-типа. ^[29]

Горизонтальный перенос генов [ править ]

Многие семейства АТФаз P-типа обнаруживаются исключительно у прокариот (например, АТФазы Kdp-типа K ⁺ (тип III) и все прокариотические функционально не охарактеризованные семейства АТФаз P-типа (FUPA)), в то время как другие ограничиваются эукариотами (например, фосфолипидные флиппазы и др.) все 13 эукариотических семейств FUPA). ^[10] Горизонтальный перенос генов часто происходил среди бактерий и архей, которые имеют сходное распределение этих ферментов , но редко между большинством эукариотических царств и еще реже между эукариотами и прокариотами. В некоторых типах бактерий (например, Bacteroidetes , Flavobacteria и Fusobacteria), Прирост и потеря гена АТФазы, а также горизонтальный перенос происходили редко, в отличие от большинства других бактериальных типов. Некоторые семейства (например, АТФазы Kdp-типа) претерпели гораздо меньший горизонтальный перенос генов, чем другие прокариотические семейства, возможно, из-за их мультисубъединичных характеристик. Функциональные мотивы лучше сохраняются по семейным линиям, чем по организменным линиям, и эти мотивы могут быть семейно-специфичными, облегчая функциональные предсказания. В некоторых случаях события слияния генов создавали АТФазы P-типа, ковалентно связанные с регуляторными каталитическими ферментами. В одном семействе (семейство 24 FUPA) ген АТФазы типа I (N-конец) слит с геном АТФазы типа II (C-конец) с сохранением функции только для последнего. Минимизация генома привела к преимущественной потере генов АТФазы P-типа. Чан и др.(2010) предположили, что у прокариот и некоторых одноклеточных эукариот основной функцией АТФаз P-типа является защита от экстремальных стрессовых условий окружающей среды. Классификация АТФаз P-типа с неизвестной функцией на филогенетические семейства обеспечивает руководство для будущих молекулярно-биологических исследований.^[9]

Гены человека [ править ]

Гены человека, кодирующие АТФазы P-типа или белки, подобные АТФазе P-типа, включают:

• P1B: Cu ⁺⁺ АТФаза: ATP7A , ATP7B
• P2A: SERCA Ca 2+ АТФаза : ATP2A1 , ATP2A2 , ATP2A3
• P2A: секреторный путь Са 2+ -АТФазы : ATP2C2 , ATP2C2
• P2B: Са 2+ АТФазы : ATP2B1 , ATP2B2 , ATP2B3 , ATP2B4 , ATP2C1
• P2C: Na + / K + АТФаза : ATP1A1 , ATP1A2 , ATP1A3 , ATP1A4 , ATP1B1 , ATP1B2 , ATP1B3 , ATP1B4
• P2C: H ⁺ / K ⁺ АТФаза, желудок: ATP4A ;
• P2C: H ⁺ / K ⁺ АТФаза, негастральный: ATP12A
• P4: Флиппаза : ATP8A1 , ATP8B1 , ATP8B2 , ATP8B3 , ATP8B4 , ATP9A , ATP9B , ATP10A , ATP10B , ATP10D , ATP11A , ATP11B , ATP11C.
• P5: ATP13A1 , ATP13A2 , ATP13A3 , ATP13A4 , ATP13A5.

См. Также [ править ]

• Н + / К + -АТФаза
• Na + / K + -АТФаза
• Плазменная мембрана H + -АТФаза
• Са 2+ -АТФаза сарко / эндоплазматического ретикулума

Ссылки [ править ]