4.3:

4.3: Zachowane miejsca wiązania

Conserved Binding Sites

JoVE Core
Molecular Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Molecular Biology

Conserved Binding Sites

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

4.2: Protein-protein Interfaces

4.4: The Equilibrium Binding Constant and Binding Strength

4,113 Views

•

01:49 min

•

November 23, 2020

Overview

Biologiczna rola wielu białek zależy od ich interakcji z ligandami, małymi cząsteczkami, które wiążą się z określonymi miejscami na białku, znanymi jako miejsca wiązania ligandów. Miejsca wiązania ligandów są często konserwatywne wśród białek homologicznych, ponieważ miejsca te mają kluczowe znaczenie dla funkcji białka.

Miejsca wiązania są często zlokalizowane w dużych kieszeniach, a jeśli ich lokalizacja na powierzchni białka jest nieznana, można to przewidzieć za pomocą różnych podejść. Metoda energetyczna analizuje obliczeniowo energię oddziaływania różnych reszt aminokwasowych z ligandem i przewiduje, które z nich, w przypadku których energia wiązania jest minimalna, jako potencjalne miejsca wiązania. Jednak badanie zachowanych sekwencji jest często stosowane w połączeniu z innymi metodologiami, aby jeszcze bardziej wzmocnić tę prognozę. Strukturalnie zachowane reszty można wykorzystać do rozróżnienia miejsc wiązania i odsłoniętych powierzchni białek. Aminokwasy Trp, Phe i Met są wysoce konserwatywne w miejscach wiązania, a takiej konserwacji nie obserwuje się w przypadku odsłoniętych powierzchni białek.

Różne narzędzia obliczeniowe mogą przewidywać miejsca wiązania przy użyciu kombinacji metodologii strukturalnych, energetycznych i konserwatywnych miejsc wiązania. ConCavity to narzędzie, które można wykorzystać do przewidywania kieszeni wiążących ligandy 3D i poszczególnych reszt wiążących ligand. Zastosowany algorytm bezpośrednio integruje szacunki zachowania sekwencji ewolucyjnych z przewidywaniem opartym na strukturze. Inne narzędzie, MONKEY, służy do identyfikacji konserwatywnych miejsc wiązania czynników transkrypcyjnych w dopasowaniach wielogatunkowych. Wykorzystuje specyficzność czynnikową i modele ewolucji miejsca wiązania do obliczenia prawdopodobieństwa, że domniemane miejsca są zachowane i przypisania istotności statystycznej do każdego przewidywania.

Transcript

Ogólnie rzecz biorąc, miejsca wiązania ligandów znajdują się w określonych klastrach lub domenach aminokwasów, dedykowanych określonemu typowi interakcji.

Części, które są kluczowe dla funkcjonowania domeny, takie jak wiązanie ligandów, pozostają niezmienione podczas ewolucji, ponieważ z reguły mutacje, które eliminują funkcje życiowe, są eliminowane przez dobór naturalny.

Na przykład wiele białek jądrowych, w tym czynniki transkrypcyjne, zawiera domeny FF, które wiążą się z polimerazą RNA II. Domeny te zawdzięczają swoją nazwę dwóm aminokwasom fenyloalaniny, które zawierają na oddzielnych helisach.

Te aminokwasy fenyloalaniny, wraz z kilkoma innymi wysoce konserwatywnymi aminokwasami, tworzą hydrofobowy rdzeń miejsca wiązania.

Zastąpienie tych aminokwasów zakłóciłoby tworzenie się tej specyficznej struktury, a tym samym wpłynęłoby na jej zdolność do wiązania się z polimerazą RNA II.

Naukowcy wykorzystują śledzenie ewolucyjne, aby znaleźć konserwatywne regiony domen. Odbywa się to poprzez porównanie sekwencji genomu i białek w podobnych domenach i zidentyfikowanie aminokwasów, które pozostają niezmienione.

Późniejsze analizy tych powiązanych sekwencji pozwalają na identyfikację klastrów utworzonych przez konserwatywne aminokwasy. Dane te mogą być wykorzystane do tworzenia modeli 3D w celu określenia kształtów białek, a także optymalnych struktur miejsc ich wiązania.

Analiza zachowanych sekwencji i struktur pomaga naukowcom zrozumieć ewolucyjne zależności między białkami, ale także pozwala im przewidzieć miejsca wiązania nowych białek zawierających porównywalne klastry.

Key Terms and definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for