| PA клан протеаз | |
|---|---|
 Двойные β-стволы , характеризующие клан ПА, выделены красным. ( Протеаза TEV , PDB : 1 лвм ) | |
| Идентификаторы | |
| Условное обозначение | N / A |
| Клан пфам | CL0124 |
| ИнтерПро | IPR009003 |
| SCOP2 | 50494 / СФЕРА / СУПФАМ |
| Мембранома | 319 |
Клан ПА ( P roteases смешанного нуклеофилом, надсемейство А ) является самой большой группой протеаз с общей родословной , как это определено с помощью структурной гомологии . Члены имеют химотрипсиноподобную складку и сходные механизмы протеолиза , но могут иметь идентичность <10%. Клан содержит как цистеиновые, так и сериновые протеазы (разные нуклеофилы ). [1] [2] Протеазы клана PA можно найти в растениях , [3] животных , [3] грибах , [3] эубактерии , [4] археи [5] [6] и вирусы . [2]
Обычное использование каталитической триады для гидролиза несколькими кланами протеаз, включая клан PA, представляет собой пример конвергентной эволюции . [7] Различие в каталитической триаде в пределах рода ПА также является пример эволюции расширяющейся части активных центров ферментов. [2]
История [ править ]
В 1960-х годах сходство последовательностей нескольких протеаз указывало на их эволюционное родство. [8] Они были сгруппированы в химотрипсиноподобные сериновые протеазы [9] (теперь называемые семейством S1 ). Поскольку структуры этих и других протеаз были определены с помощью рентгеновской кристаллографии в 1970-х и 80-х годах, было замечено, что некоторые вирусные протеазы, такие как протеаза вируса травления табака, демонстрировали структурную гомологию, несмотря на отсутствие заметного сходства последовательностей и даже наличия другого нуклеофила. [2] [10] [11] На основе структурной гомологии суперсемействобыл определен и позже назван кланом PA (по системе классификации MEROPS ). По мере того как решается больше структур, к суперсемейству клана PA добавляется больше семейств протеаз. [12] [13]
Этимология [ править ]
Р относится к Р roteases смешанного нуклеофила. Буква A указывает на то, что это был первый подобный клан, который был идентифицирован (также существуют кланы PB, PC, PD и PE). [1]
Структура [ править ]
Несмотря на сохранение всего лишь 10% идентичности последовательностей, члены клана PA, выделенные из вирусов, прокариот и эукариот, демонстрируют структурную гомологию и могут быть выровнены по структурному сходству (например, с DALI ). [3]
Двойной β-ствол [ править ]
Все протеазы клана PA имеют общий основной мотив двух β-бочек с ковалентным катализом, осуществляемым мотивом каталитической триады кислота-гистидин-нуклеофил . Цилиндры расположены перпендикулярно друг другу с гидрофобными остатками, удерживающими их вместе в качестве каркаса ядра для фермента. Остатки триады разделяются между двумя цилиндрами, так что катализ происходит на их границе раздела. [14]
Петля вирусной протеазы [ править ]
Помимо двойного β-цилиндрического ядра, некоторые вирусные протеазы (например, протеаза TEV ) имеют длинную гибкую С-концевую петлю, которая образует крышку, которая полностью покрывает субстрат и создает связывающий туннель. Этот туннель содержит набор плотно связывающихся карманов, так что каждая боковая цепь пептида-субстрата (от P6 до P1 ') связана в дополнительном сайте (от S6 до S1'), а специфичность обеспечивается большой площадью контакта между ферментом и субстратом. [11] И наоборот, клеточные протеазы, в которых отсутствует эта петля, такие как трипсин, обладают более широкой специфичностью .
Эволюция и функции [ править ]
Каталитическая активность [ править ]
Структурная гомология указывает на то, что члены клана PA произошли от общего предка одной и той же складки. Хотя протеазы клана PA используют каталитическую триаду, выполняющую двухступенчатый нуклеофильный катализ , [7] некоторые семейства используют серин в качестве нуклеофила, тогда как другие используют цистеин . [2] Таким образом, суперсемейство является крайним примером дивергентной эволюции ферментов, поскольку в ходе эволюционной истории основной каталитический остаток фермента перешел в разные семейства. [15] В дополнение к их структурному сходству, направленная эволюциябыло показано, что он способен превращать цистеиновую протеазу в активную сериновую протеазу. [16] Все протеазы клеточного клана PA являются сериновыми протеазами , однако существуют как сериновые, так и цистеиновые протеазные семейства вирусных протеаз. [7] Большинство из них представляют собой эндопептидазы , за исключением экзопептидаз семейства S46 . [17] [18]
Биологическая роль и специфичность субстрата [ править ]
Помимо дивергенции в их основном каталитическом аппарате, протеазы клана PA также обнаруживают широкую дивергентную эволюцию в функциях. Члены клана PA можно найти у эукариот , прокариот и вирусов, и они выполняют широкий спектр функций. У млекопитающих некоторые из них участвуют в свертывании крови (например, тромбин ) и поэтому обладают высокой субстратной специфичностью, а также перевариванием (например, трипсин ) с широкой субстратной специфичностью. Некоторые змеиные яды также являются протеазами клана PA, такими как гемотоксин ямочной гадюки, и мешают каскаду свертывания крови жертвы. Кроме того, бактерии, такие какЗолотистый стафилококк выделяет эксфолиативный токсин, который переваривает и повреждает ткани хозяина. Многие вирусы экспрессируют свой геном как единый массивный полипротеин и используют протеазу клана PA для расщепления его на функциональные единицы (например, протеазы полиомиелита , норовируса и TEV ). [19] [20]
В суперсемействе также есть несколько псевдоферментов, в которых остатки каталитической триады были мутированы и, таким образом, функционируют как связывающие белки. [21] Например, гепарин- связывающий белок азуроцидин содержит глицин вместо нуклеофила и серин вместо гистидина. [22]
Семьи [ править ]
Внутри клана PA (P = протеазы смешанных нуклеофилов ) семейства обозначаются их каталитическими нуклеофилами (C = цистеиновые протеазы , S = сериновые протеазы ). Несмотря на отсутствие гомологии последовательностей для клана PA в целом, отдельные семьи внутри него могут быть идентифицированы по сходству последовательностей.
| Семья | Примеры | Известная структура? |
|---|---|---|
| C03 | пикорнаин 3C типа полиомиелита ( полиовирус ) | да |
| C04 | протеаза вируса травления табака ( вирус травления табака ) | да |
| C24 | вирус геморрагической болезни кроликов 3C-подобная пептидаза ( вирус геморрагической болезни кроликов ) | Нет |
| C30 | свиной трансмиссивный гастроэнтерит вирус типа основной пептидазы ( трансмиссивный вирус гастроэнтерит ) | да |
| C37 | калицивирин ( вирус Саутгемптона ) | да |
| C62 | жаберный вирус 3C-подобная пептидаза ( жаберный вирус ) | Нет |
| C74 | пептидаза NS2 пестивируса ( вирус вирусной диареи крупного рогатого скота 1) | Нет |
| C99 | пептидаза процессинга ифлавируса ( вирус, подобный Ectropis obliqua picorna ) | Нет |
| C107 | альфамезонивирус 3C-подобная пептидаза ( вирус Кавалли ) | Нет |
| S01 | химотрипсин А ( Bos taurus ) | да |
| S03 | тогавирин ( вирус Синдбис ) | да |
| S06 | IgA-специфическая серинэндопептидаза ( Neisseria gonorrhoeae ) | да |
| S07 | флавивирин ( вирус желтой лихорадки ) | Нет |
| S29 | гепацивирин ( вирус гепатита С ) | да |
| S30 | пептидаза P1 потивируса ( вирус оспы сливы ) | Нет |
| S31 | полипротеин-пептидаза пестивируса NS3 ( вирус вирусной диареи крупного рогатого скота 1) | Нет |
| S32 | серинпептидаза конского артеривируса ( вирус конского артериита ) | да |
| S39 | пептидаза собемовируса ( вирус крапчатости ежи ) | да |
| S46 | дипептидилпептидаза 7 ( Porphyromonas gingivalis ) | Нет |
| S55 | Пептидаза SpoIVB ( Bacillus subtilis ) | Нет |
| S64 | Пептидаза Ssy5 ( Saccharomyces cerevisiae ) | Нет |
| S65 | пикорнаин-подобная цистеинпептидаза ( торовирус Breda-1 ) | Нет |
| S75 | Белый вирус лещ серин пептидазы ( вирус лещ белый ) | Нет |
См. Также [ править ]
- Протеаза
- цистеин-
- серин
- треонин
- аспарагиновая
- металло-
- Каталитическая триада
- Гомология (биология)
- МЕРОПЫ
- Семейство белков
- Белковое суперсемейство
- Белковая структура
- Структурное выравнивание
Ссылки [ править ]
- ^ a b Роулингс Н.Д., Барретт А.Дж., Бейтман А. (январь 2012 г.). «МЕРОПС: база данных протеолитических ферментов, их субстратов и ингибиторов» . Исследования нуклеиновых кислот . 40 (Проблема с базой данных): D343-50. DOI : 10.1093 / NAR / gkr987 . PMC 3245014 . PMID 22086950 .
- ^ a b c d e Базан Дж. Ф., Флеттерик Р. Дж. (ноябрь 1988 г.). «Вирусные цистеиновые протеазы гомологичны трипсиноподобному семейству сериновых протеаз: структурные и функциональные последствия» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 85 (21): 7872–6. Bibcode : 1988PNAS ... 85.7872B . DOI : 10.1073 / pnas.85.21.7872 . PMC 282299 . PMID 3186696 .
- ^ a b c d Laskar A, Rodger EJ, Chatterjee A, Mandal C (май 2012 г.). «Моделирование и структурный анализ сериновых протеаз клана PA» . BMC Research Notes . 5 : 256 DOI : 10,1186 / 1756-0500-5-256 . PMC 3434108 . PMID 22624962 .
- ^ Барбоса JA, Салдана JW, Garratt RC (июль 1996). «Новые особенности активных сайтов сериновых протеаз и карманов специфичности: анализ последовательности и исследования моделирования глутамат-специфичных эндопептидаз и эпидермолитических токсинов» . Белковая инженерия . 9 (7): 591–601. DOI : 10,1093 / белок / 9.7.591 . PMID 8844831 .
- ^ "MEROPS - протеазы архей S01" .
- ^ Ruiz-Perez F, Nataro JP (март 2014). «Бактериальные сериновые протеазы, секретируемые путем аутотранспортера: классификация, специфичность и роль в вирулентности» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 71 (5): 745–70. DOI : 10.1007 / s00018-013-1355-8 . PMC 3871983 . PMID 23689588 .
- ^ a b c Buller AR, Townsend CA (февраль 2013 г.). «Внутренние эволюционные ограничения на структуру протеазы, ацилирование фермента и идентичность каталитической триады» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (8): E653-61. Bibcode : 2013PNAS..110E.653B . DOI : 10.1073 / pnas.1221050110 . PMC 3581919 . PMID 23382230 .
- ^ Де Хаен C, Нейрат H, Теллер DC (февраль 1975). «Филогения сериновых протеаз, связанных с трипсином, и их зимогенов. Новые методы исследования отдаленных эволюционных взаимоотношений». Журнал молекулярной биологии . 92 (2): 225–59. DOI : 10.1016 / 0022-2836 (75) 90225-9 . PMID 1142424 .
- ^ Lesk AM, Фордхем WD (май 1996). «Сохранение и изменчивость структур сериновых протеиназ семейства химотрипсинов». Журнал молекулярной биологии . 258 (3): 501–37. DOI : 10.1006 / jmbi.1996.0264 . PMID 8642605 .
- ^ Gorbalenya А.Е., Блинов В.М., Донченко А.П. (январь 1986). «Кодируемая полиовирусом протеиназа 3C: возможная эволюционная связь между семействами клеточных сериновых и цистеиновых протеиназ». Письма FEBS . 194 (2): 253–7. DOI : 10.1016 / 0014-5793 (86) 80095-3 . PMID 3000829 .
- ^ a b Фан Дж., Зданов А., Евдокимов А.Г., Тропея Дж. Э., Петерс Х. К., Капуст РБ, Ли М., Влодавер А., Во Д. С. (декабрь 2002 г.). «Структурные основы субстратной специфичности протеазы вируса травления табака» . Журнал биологической химии . 277 (52): 50564–72. DOI : 10.1074 / jbc.M207224200 . PMID 12377789 .
- ^ Аллер М, Чёрная М., Малкольм Б., Джеймс М. (май 1994). «Пикорнавирусные цистеиновые протеиназы 3C имеют складку, аналогичную химотрипсиноподобным сериновым протеиназам». Природа . 369 (6475): 72–6. Bibcode : 1994Natur.369 ... 72A . DOI : 10.1038 / 369072a0 . PMID 8164744 .
- ^ Snijder EJ, Вассенаарское А.Л., ван Dinten LC, Spaan WJ, Gorbalenya AE (март 1996). «Протеаза артеривируса nsp4 является прототипом новой группы химотрипсиноподобных ферментов, сериновых протеаз, подобных 3С» . Журнал биологической химии . 271 (9): 4864–71. DOI : 10.1074 / jbc.271.9.4864 . PMID 8617757 .
- ^ Догерти РГ, парки ТД, Cary С.М., Базан JF, Fletterick RJ (сентябрь 1989). «Характеристика каталитических остатков протеиназы 49 кДа вируса травления табака». Вирусология . 172 (1): 302–10. DOI : 10.1016 / 0042-6822 (89) 90132-3 . PMID 2475971 .
- ^ Laskar A, Rodger EJ, Чаттерджи A, C Мандал (май 2012). «Моделирование и структурный анализ сериновых протеаз клана PA» . BMC Research Notes . 5 (1): 256. DOI : 10,1186 / 1756-0500-5-256 . PMC 3434108 . PMID 22624962 .
- ^ Shafee Т, Гатти-Lafranconi Р, Р Минтер, Hollfelder F (сентябрь 2015). «Эволюция восстановления инвалидности ведет к химически универсальной протеазе, допускающей нуклеофилы» . ChemBioChem . 16 (13): 1866–1869. DOI : 10.1002 / cbic.201500295 . PMC 4576821 . PMID 26097079 .
- Перейти ↑ Suzuki Y, Sakamoto Y, Tanaka N, Okada H, Morikawa Y, Ogasawara W. (март 2014 г.). «Идентификация каталитической триады экзопептидаз семейства S46, близких к эндопептидазам клана PA» . Научные отчеты . 4 : 4292. DOI : 10.1038 / srep04292 . PMC 3944710 . PMID 24598890 .
- ^ Сакамото Y, Suzuki Y, Iizuka I, Tateoka C, Roppongi S, Fujimoto M, Inaka K, Tanaka H, Masaki M, Ohta K, Okada H, Nonaka T, Morikawa Y, Nakamura KT, Ogasawara W, Tanaka N (май 2014). «Пептидазы S46 являются первыми экзопептидазами, входящими в клан PA» . Научные отчеты . 4 : 4977. DOI : 10.1038 / srep04977 . PMC 4021333 . PMID 24827749 .
- ^ Salvesen G (2013). Ролингс Н. (ред.). Справочник протеолитических ферментов . Бостон: Academic Press. ISBN 9780123822192.
- ^ Polgár L (октябрь 2005). «Каталитическая триада сериновых пептидаз». Клеточные и молекулярные науки о жизни . 62 (19–20): 2161–72. DOI : 10.1007 / s00018-005-5160-х . PMID 16003488 .
- ^ Todd AE, Orengo CA, Thornton JM (октябрь 2002). «Последовательность и структурные различия между ферментными и неферментными гомологами». Структура . 10 (10): 1435–51. DOI : 10.1016 / s0969-2126 (02) 00861-4 . PMID 12377129 .
- ↑ Иверсен Л.Ф., Каструп Д.С., Бьёрн С.Е., Расмуссен П.Б., Виберг ФК, Флодгаард HJ, Ларсен И.К. (апрель 1997 г.). «Структура HBP, многофункционального белка со складкой сериновой протеиназы». Структурная биология природы . 4 (4): 265–8. DOI : 10.1038 / nsb0497-265 . PMID 9095193 .
Внешние ссылки [ править ]
- MEROPS - Полная база данных протеаз
- Надсемейство - База данных белковых складок
