Back to chapter

3.4:

Сохранение белковых доменов для с разных белков

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

Languages

Share

Домен белка это автономный раздел белка, который способен независимо сворачиваться, образуя трехмерную структуру. Существует ограниченное число способов, которыми белковые домены могут свернуться, поскольку есть определенные особенности трёхмерной укладки альфа-спиралей, бета-листов и петель, более энергитически благоприятные, чем другие. Существуют десятки тысяч различных белков.В тоже время, существует менее 1, 500 известных доменов, потому что сходные домены присутствуют во многих белках. Белки с короткими аминокислотными последовательностями скорее всего, будут иметь только один домен. Но большинство белков содержат несколько доменов с ярко выраженными функциями.Несколько доменов белка работают вместе, что позволяет выполнять свою роль. И часто одна область действует, как регулятор функции другого домена. Например, когда лиганд присоединяется к домену, связывающему лиганд, на рецепторе, это может привести к тому, что энзиматическая функция каталитического домена будет усилена.Белковые домены эволюционировали как модули, которые можно пересортировать для создания новых белков с уникальными функциями путём процесса, который называется перемешивание доменов. Эти блоки будут совмещаться в различных ориентациях в зависимости от расположения хвостов N-и C-терминалов. цепи аминокислот.Если N-терминал и C-терминал домена находятся в непосредственной близости близость, белок в конечном итоге будет компактной шаровидной структурой, Если N-и C-терминалы находятся на противоположных концах домена, общая структура будет в конце концов удлиненной и линейной. Src это белок, содержащий три выраженных белковых домена. Два из этих доменов, называемые домены гомологии Src, SH2 и SH3, позволяют белкам, содержащим этот домен, присоединяться к определенным последовательностям аминокислотных цепей.Каждый из этих доменов состоит из различных белков. Домен SH2 связывается с фосфорилированными тирозинами и присутствует в более чем 115-ти различных белках. Домен SH3 связывается с насыщенными пролином последовательностями и встречается 300 раз в геноме человека.Эти белковые домены, и другие, являются генетическими строительными блоками для создания белков, которые сочетают несколько функций уникальным образом.

3.4:

Сохранение белковых доменов для с разных белков

Белковые домены представляют собой небольшие структурно независимые единицы, которые являются частью единой аминокислотной цепи.  Хотя эти домены часто структурно независимы, они могут полагаться на эффект синергии для выполнения своих функций в качестве части более крупного белка. Белковые домены могут сохраняться как в одном организме, так и в разных организмах.

Ограниченный набор белковых доменов часто дублируется и рекомбинирует в процессе эволюции. Эти домены могут быть организованы в различные комбинации для образования функционально различных молекул в процессе, известном как перетасовка доменов. Третичная белковая структура эволюционно связанных белков часто больше сходна, чем первичная аминокислотная последовательность, поэтому анализ трехмерной структуры белка, помимо его последовательности, необходим для изучения консервативности белковых доменов.

Семейство белков Argonaute состоит из трех основных консервативных доменов – PAZ, MID и PIWI. Эти белки имеют высокоспециализированные связывающие модули, которые связываются с компонентами малых РНК, включая микроРНК, короткие интерферирующие РНК и Piwi-взаимодействующие РНК, для участия в регуляции подавления генов. Эти малые РНК подавляют функцию генов только тогда, когда они связываются с белками Argonaute. Характерной особенностью домена PAZ является связывающий карман для выступающего 3’ конца малой РНК. Домен PIWI, домен, который проявляет активность слайсера, структурно подобен бактериальной РНКазе H, белку, ответственному за гидролиз РНК в комплексе РНК-ДНК. Домен MID присутствует между доменами PAZ и PIWI и имеет связывающий карман для 5′ фосфата малой РНК. Одним из консервативных мотивов в этих доменах является мотив аспарагиновая кислота-аспарагиновая кислота-гистидин (DDH), который участвует в их каталитической функции.

Белки Argonaute консервативны во всех организмах и образуют множество семейств у разных организмов, пять у Drosophila, восемь у человека, десять у Arabidopsis и двадцать семь у C. elegans.

Suggested Reading

  1. Alberts, Bruce. Molecular Biology of the Cell. 6th ed. Garland Science, 2017.
  2. 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.
  3. 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
  4. Ender, C., & Meister, G. (2010). Argonaute proteins at a glance. Journal of cell science, 123(11), 1819-1823.
  5. Höck, J., & Meister, G. (2008). The Argonaute protein family. Genome biology, 9(2), 210. https://doi.org/10.1186/gb-2008-9-2-210