베타 프로세서

Beta-propeller
WD 도메인, G-베타 반복
1erj 7bladed beta propeller.png
7-블레이드 베타프로펠러 폴드를 채택한 Tup1(효모 내 전사공억제제)의 C말단 WD40 도메인의 리본도.리본은 파란색(N-terminus)에서 빨간색(C-terminus)으로 색칠됩니다.PDB 1erj [1]
식별자
기호.WD40
팜PF00400
빠맘 클랜CL0186
인터프로IPR001680
프로 사이트PDOC00574
SCOP21gp2 / SCOPe / SUPFAM
CDDcd00200

구조생물학에서 베타프로펠러(β프로펠러)는 중심축 주위에 원형으로 배열된 4~8장의 고도로 대칭적인 날개 모양의 베타시트로 특징지어지는 all-β 단백질 구조의 일종이다.베타 시트는 함께 깔때기 같은 활성 부위를 형성합니다.

구조.

각 베타 시트에는 일반적으로 베타 지그재그 [2]모티브로 배치된 4개의 반평행 β 스트랜드가 있다.첫 번째와 네 번째 가닥이 서로 [3]거의 수직이 되도록 가닥이 꼬여 있다.베타프로펠러에는 5개의 클래스가 있으며, 각 배열은 4-8개의 베타시트로 매우 대칭적인 구조이며, 이들 모두 일반적으로 의사 대칭 [2]축을 생성하는 중앙 터널을 형성한다.

리간드 결합을 위한 단백질의 공식 활성 부위는 개별 베타 가닥 사이의 루프에 의해 중앙 터널의 한쪽 끝에서 형성되는 반면, 단백질-단백질 상호작용은 도메인 주변의 여러 영역에서 발생할 수 있습니다.베타 시트와 베타 스트랜드의 패킹과 기울기에 따라 베타 프로펠러는 터널 [4]대신 중앙 포켓을 가질 수 있습니다.

베타프로펠러 구조는 주로 베타 시트의 소수성 상호작용을 통해 안정화되며, 추가적인 안정성은 C-말단과 N-말단 단부의 베타 시트 사이에 형성된 수소 결합에서 얻을 수 있다.실제로 이것은 디술피드 [2]결합을 통해 4-블레이드 단백질에서 더 강하게 발생할 수 있는 원을 닫습니다.샤페론 Hsp70과 CCT는 신생 베타프로펠러가 리보솜에서 나올 때 순차적으로 결합하는 것으로 나타났다.이러한 샤페론은 전체 베타프로펠러가 [5]합성될 때까지 비원어적인 블레이드 간 상호작용이 형성되는 것을 방지합니다.많은 베타프로펠러는 [6][7][8]발현을 위해 CCT에 의존한다.적어도 하나의 경우에서 이온은 베타프로펠러 [4]중앙터널 깊숙이 결합함으로써 안정성을 높이는 것으로 나타났다.

Murzin은 베타 [9]프로펠러의 구조적 원리를 설명하기 위해 기하학적 모델을 제안했다.이 모델에 따르면 7개의 날개 프로펠러가 기하학적 측면에서 가장 선호되는 배열이었습니다.

보존성이 매우 높음에도 불구하고, 베타프로펠러는 가소성으로 잘 알려져 있다.도메인당 허용되는 다양한 베타 시트를 보유하는 것 외에도 다른 도메인을 베타 시트로 수용할 수도 있습니다.또한 베타 시트당 베타 스트랜드 수에 편차를 보이는 단백질도 있다.베타락타마아제 억제제 단백질 II는 일반적인 4개의 베타스트랜드를 가지는 것이 아니라, 1장당 3개의 베타스트랜드를 가지는 반면, 바실러스 서브틸리스의 피타아제는 [2]1장당 5개의 베타스트랜드를 가지는 것이 특징이다.

기능.

단백질-단백질 상호작용은 구조와 가소성 때문에 베타프로펠러의 [4]상단, 하단, 중앙 채널 및 측면과 형성될 수 있습니다.프로펠러의 기능은 블레이드 번호에 따라 달라질 수 있습니다.4블레이드 베타프로펠러는 주로 수송단백질로서 기능하며, 그 구조상 [4]기질결합에 유리한 구조를 가지고 있다.대형 베타프로펠러와 달리, 4블레이드 베타프로펠러는 일반적으로 자체적으로 촉매를 수행할 수 없으며, 전술한 기능을 수행함으로써 촉매를 돕는 역할을 한다.다섯 개의 날개 달린 프로펠러는 전달효소, 가수분해효소, 그리고 설탕 결합 [4]단백질로 작용할 수 있습니다.6블레이드 및 7블레이드 프로펠러는 4블레이드 및 5블레이드 프로펠러에 비해 훨씬 다양한 기능을 수행합니다.이러한 기능들은 리간드 결합 단백질, 가수분해효소, 리아제, 이성질분해효소,[4] 시그널링 단백질, 구조 단백질 및 산화환원효소 역할을 포함할 수 있습니다.

대형(5~8블레이드) 베타 프로펠러를 다양하게 사용하면 훨씬 더 구체적인 기능을 사용할 수 있습니다.이것은 DNA 결합에 이상적인 양의 하전 표면을 나타내는 GyrA의 C 말단 영역의 경우입니다.혈청 파라옥소나아제의 6블레이드 베타프로펠러에서 나오는 2개의 알파헬리는 막 정착에 이상적인 소수성 영역을 제공할 수 있다.DNA손상결합단백질 1은 3개의 베타프로펠러를 가지며, 2개의 프로펠러의 결합을 제3의 프로펠러에 삽입하여 그 고유한 [4]기능을 잠재적으로 가능하게 한다.

임상적 의의

  • 베타프로펠러 단백질 관련 신경변성(BPAN)은 조기 발작, 발달 지연 및 지적 장애로 특징지어지는 질환이다.노화와 함께 근육과 인지력 저하도 발생할 수 있다.WDR45 유전자의 변종은 이 질환의 [10]남성과 여성 모두에서 확인되었다.
  • 가족성 고콜레스테롤혈증은 적어도 하나의 베타프로펠러를 가진 단백질인 저밀도지단백질수용체(LDLR)를 암호화하는 유전자에 대한 돌연변이에 의해 발생하는 인간 유전병이다.이 질병은 저밀도 지방단백질(LDL)과 콜레스테롤의 농도를 증가시켜 관상동맥 경화증과 같은 추가적인 결과를 초래할 수 있다.확인된 돌연변이는 베타프로펠러 [2]날개 사이의 수소 결합을 방해하는 것으로 나타났다.
  • 베타프로트롤러는 여러 경우에 단백질 공학에 사용되어 왔다.예를 들어 요시다 등은 6블레이드 베타프로트롤러를 가진 글루코오스탈수소효소(GDH)와 함께 글루코오스센서로 사용하기에 이상적인 효소를 만들었다.그들은 높은 내열성, 높은 공동 인자 결합 안정성 및 향상된 기질 특이성을 가진 GDH 키메라 엔지니어링에 성공했습니다.이러한 특성은 베타프로펠러 [2]C 말단에서 돌연변이로 인한 소수성 상호작용 증가에 기인했다.
  • 인플루엔자 바이러스 뉴라미니다아제의 베타프로트롤러 도메인은 종종 약물 설계에 사용된다.연구진은 이 효소의 연구를 통해 인플루엔자 뉴라미니다아제를 효과적으로 차단하고 결과적으로 인플루엔자 [2]감염의 진행을 늦추거나 멈추게 하는 인플루엔자 뉴라미니다아제 억제제를 개발했다.

예

  • 인플루엔자 바이러스 단백질 바이러스성 뉴라미니다아제는 활성 형태가 [11]테트라머인 6블레이드 베타프로펠러 단백질이다.그것은 바이러스 외피 내에 존재하는 두 가지 단백질 중 하나이며 세포막 단백질에서 시알산 부분의 분열을 촉매하여 이전에 감염되지 않은 [12]세포에 대한 새로 생성된 바이러스들의 표적을 돕는다.
  • 베타-트랜스듀신 반복으로 알려진 WD40 반복은 주로 [13][14]진핵생물에서 발견되는 짧은 조각입니다.이들은 보통 7-8개의 블레이드로 베타프로펠러를 형성하지만 단백질-단백질 상호작용에 중요한 4-16개의 반복 단위와 함께 구조 도메인을 형성하는 것으로 나타났다.WD40 단백질 모티브는 신호 전달, 전사 조절 및 세포 주기 조절을 포함한 다양한 기능에 관여한다.그들은 또한 단백질-단백질 상호작용의 장소로서 작용하며, 단백질 복합체의 조립에도 역할을 할 수 있다.이러한 구조 도메인의 특이성은 [15]외부 단백질의 배열에 의해 결정된다.
  • 베타프로펠러는 LDLR의 중요한 구성 요소이며 pH 기반 구조 변화를 지원합니다.중성 pH에서 LDLR은 확장된 선형 구조이며 리간드(PCSK9)를 결합할 수 있습니다.산성 pH에서 리간드 결합 부위가 베타프로펠러에 결합하도록 선형 배치가 헤어핀 구조로 변화하여 리간드 [16][17]결합을 방지한다.
  • 베타프로펠러 피타아제는 6블레이드 β프로펠러 구조로 구성된다.피타아제는 식물에서 인산염 저장의 주요 형태인 피타아제의 에스테르 결합을 가수 분해할 수 있는 포스파타아제입니다.이 과정을 통해 가축이 일반적으로 접근할 수 없는 인산염을 사용할 수 있게 된다.대부분의 가축 사료에는 무기인산이 첨가되어 있어 배설되면 환경오염을 일으킬 수 있다.가축 사료에 인산염 대신 피타아제를 첨가하면 동물들은 식물에서 이미 사용 가능한 인산염을 분해할 수 있다.이것은 이론적으로 여분의 인산염이 [18]덜 배출되기 때문에 오염을 덜 발생시킬 것이다.

도메인

베타 프로세서로 접히는 것으로 알려진 반복 도메인에는 WD40, YWTD, Kelch, YVTN, RIBW(PD40) 등이 있습니다.그들의 염기서열은 함께 뭉치는 경향이 있고, 이것은 밀접한 진화적 연결고리를 암시한다.또한 많은 베타 포함 [19]도메인과도 관련이 있습니다.

레퍼런스

  1. ^ Sprague ER, Redd MJ, Johnson AD, Wolberger C (June 2000). "Structure of the C-terminal domain of Tup1, a corepressor of transcription in yeast". The EMBO Journal. 19 (12): 3016–27. doi:10.1093/emboj/19.12.3016. PMC 203344. PMID 10856245.
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추가 정보

  • Branden C, Toose J.(1999년).단백질 구조 소개 제2판Garland 출판사:뉴욕, 뉴욕

외부 링크