Chapter 3: Protein Structure

Back to chapter

3.4:

Farklı Proteinler Boyunca Protein Ünitelerinin Korunumu

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

Conservation of Protein Domains Over Different Proteins

Previous Video
3.3: Protein Folding

Next Video
3.11: Protein Families

Languages

Share

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

Protein bölgesi bir proteinin kendi üç boyutlu yapısına bağımsız olarak katlanabilen bağımsız bir bölümüdür. Alfa sarmallarının, beta yapraklarının ve halkaların bazı üç boyutlu düzenlemeleri diğerlerinden enerji açısından daha avantajlı olduğundan, protein bölgelerinin katlanabilme biçimleri sınırlı sayıdadır. On binlerce farklı protein vardır.Ancak bilinen bölge sayısı 1.500’den azdır, çünkü birçok proteinde benzer bölgeler görülür. Kısa amino asit dizilerine sahip proteinlerin muhtemelen sadece bir bölgesi olacaktır. Ancak proteinlerin çoğu, farklı işlevlere sahip birden fazla bölge içerir.Bir proteinin rolünü yerine getirebilmesi için birçok bölgesi birlikte çalışır. Ve bir bölgenin, başka bir bölgenin işlevini düzenlediği de sıkça görülür. Örneğin, bir ligand bir reseptörün ligand bağlanma bölgesine bağlandığında, bu, katalitik bölgenin enzimatik işlevinin güçlendirilmesini tetikleyebilir.Protein bölgeleri, bölge karıştırma adı verilen bir proseste benzersiz işlevlere sahip yeni proteinler oluşturmak için sıralaması değiştirilebilen modüller olarak evrimleşmiştir. Bu birimler, amino asit zincirinin N ve C-uç kuyruklarının konumuna bağlı olarak farklı yönelimlerde birleşir. Bölgenin N-ucu ve C-ucunun yakın olması durumunda, protein, kompakt globular bir yapı oluştururken, N ve C-uçları bölgenin zıt bitiş noktalarında ise, genel yapı uzun ve doğrusal olacaktır.Src, üç farklı protein bölgesine sahip bir proteindir. Src homoloji bölgeleri SH2 ve SH3 olarak adlandırılan bu bölgelerden ikisi, bu bölgeleri içeren proteinlerin belirli amino asit zinciri dizilerine bağlanmasına izin verir. Bu bölgelerin her biri, farklı proteinler içinde korunur.SH2 bölgesi, fosfatlanmış tirozinlere bağlanır ve 115’ten fazla farklı proteinde bulunur. SH3 bölgesi, prolin yönünden zengin dizilere bağlanır ve insan genomunda 300 kez bulunur. Bu protein bölgeleri ve diğerleri, birden fazla işlevi benzersiz şekillerde birleştiren proteinler oluşturmak için genetik yapı taşlarıdır.

3.4:

Farklı Proteinler Boyunca Protein Ünitelerinin Korunumu

Protein alanları, tek bir amino asit zincirinin parçası olan yapısal olarak bağımsız küçük birimlerdir. Bu alanlar genellikle yapısal olarak bağımsız olmalarına rağmen, daha büyük bir proteinin bir parçası olarak işlevlerini yerine getirmek için sinerjik etkilere sahiptir. Protein alanları aynı organizma içinde ve farklı organizmalar arasında korunmuş şekilde yer alabilir.

Sınırlı sayıda protein alanı, evrimsel süreçte sıklıkla çoğaltılır ve yeniden birleştirilir. Bu alanlar, etki alanı karıştırma olarak bilinen bir işlemde işlevsel olarak farklı moleküller oluşturmak için farklı kombinasyonlarda düzenlenebilir. Evrimsel olarak ilişkili proteinlerin üçüncül protein yapısı genellikle birincil amino asit dizisinden daha benzerdir ve bu nedenle, dizisine ek olarak bir protein alanının üç boyutlu yapısını analiz etmek, protein alanının korunmasını incelemek için gereklidir.

Argonaute protein ailesi üç temel, korunmuş alana sahiptir; PAZ, MID ve PIWI. Bu proteinler, gen susturma regülasyonuna katılmak için mikroRNA'lar, kısa müdahaleci RNA'lar ve PIWI ile etkileşime giren RNA'lar dahil olmak üzere küçük RNA bileşenleri ile ilişkilendirilen oldukça özel bağlanma modüllerine sahiptir. Bu küçük RNA'lar, gen susturucu fonksiyonunlarını sadece Argonaute proteinleri ile etkileştiklerinde gerçekleştirirler. PAZ alanının karakteristik özelliği, küçük RNA'ların 3' çıkıntılı ucu için bağlayıcı cebidir. Dilimleyici aktivite sergileyen bir alan olan PIWI alanı, bir RNA-DNA kompleksinde RNA'nın hidrolize edilmesinden sorumlu bir protein olan bakteriyel RNAz H'ye yapısal olarak benzerdir. MID alanı PAZ ve PIWI alanı arasında bulunur ve küçük RNA'nın 5' fosfat ucu için bir bağlanma cebine sahiptir. Bu alanlardaki korunmuş motiflerden biri, katalitik fonksiyonuna katılan aspartik asit-aspartik asit-histidin (DDH) motifidir.

Argonaute proteinleri organizmalar arasında korunur ve Drosophila'da beş, insanlarda sekiz, Arabidopsis'te on ve C. elegans'ta yirmi yedi olmak üzere farklı organizmalarda birden fazla aileye sahiptir.

Suggested Reading

Alberts, Bruce. Molecular Biology of the Cell. 6th ed. Garland Science, 2017.
Khersonsky, Olga, and Sarel J. Fleishman. “Why Reinvent the Wheel? Building New Proteins Based on Ready-Made Parts.” Protein Science 25, no. 7 (2016): 1179–87. https://doi.org/10.1002/pro.2892.
Bagowski, C. P., Bruins, W., & Te Velthuis, A. J. (2010). The nature of protein domain evolution: shaping the interaction network. Current genomics, 11(5), 368–376. https://doi.org/10.2174/138920210791616725
Ender, C., & Meister, G. (2010). Argonaute proteins at a glance. Journal of cell science, 123(11), 1819-1823.
Höck, J., & Meister, G. (2008). The Argonaute protein family. Genome biology, 9(2), 210. https://doi.org/10.1186/gb-2008-9-2-210

Tags

Protein Domain Folding Three-dimensional Structure Alpha Helices Beta Sheets Loops Energetically Favorable Arrangements Known Domains Amino Acid Sequences Distinct Functions Ligand-binding Domain Catalytic Domain Domain Shuffling Unique Functions N-terminus C-terminus Compact Globular Structure