Класс сворачивания белка

Категории третичной структуры белков

В молекулярной биологии классы фолдов белков представляют собой широкие категории топологии третичной структуры белков . Они описывают группы белков , которые имеют схожие пропорции аминокислот и вторичной структуры . Каждый класс содержит несколько независимых суперсемейств белков (т.е. не обязательно эволюционно связанных друг с другом). ^[1]^[2]^[3]

Общепризнанные классы

Четыре больших класса белков, которые в целом согласованы в двух основных базах данных структурной классификации ( SCOP и CATH ).

все-α

Все α-белки представляют собой класс структурных доменов , в которых вторичная структура полностью состоит из α-спиралей , за возможным исключением нескольких изолированных β-слоев на периферии.

Типичными примерами являются бромодомен , глобиновая складка и s .

все-β

Все β-белки представляют собой класс структурных доменов , в которых вторичная структура полностью состоит из β-слоев , за возможным исключением нескольких изолированных α-спиралей на периферии.

Распространенными примерами являются домен SH3 , домен бета-пропеллера , иммуноглобулиновая складка и домен связывания ДНК B3 .

α+β

α+β белки представляют собой класс структурных доменов , в которых вторичная структура состоит из α-спиралей и β-нитей , которые встречаются отдельно вдоль остова . Поэтому β-нитеи в основном антипараллельны . ^[4]

Типичными примерами являются ферредоксиновая складка , рибонуклеаза А и домен SH2 .

α/β

α/β белки представляют собой класс структурных доменов , в которых вторичная структура состоит из чередующихся α-спиралей и β-нитей вдоль остова. Поэтому β-нитеи в основном параллельны . ^[4]

Распространенными примерами являются флаводоксиновая складка , TIM-бочка и белки с богатыми лейцином повторами (LRR), такие как ингибитор рибонуклеазы .

Дополнительные занятия

Мембранные белки

Мембранные белки взаимодействуют с биологическими мембранами либо путем вставки в них, либо путем присоединения через ковалентно присоединенный липид. Они являются одним из распространенных типов белков наряду с растворимыми глобулярными белками , фибриллярными белками и неупорядоченными белками . ^[5] Они являются мишенями более 50% всех современных лекарственных препаратов. ^[6] По оценкам, 20–30% всех генов в большинстве геномов кодируют мембранные белки. ^[7]

Внутренне неупорядоченные белки

Внутренне неупорядоченные белки не имеют фиксированной или упорядоченной трехмерной структуры . ^[8]^[9]^[10] IDP охватывают спектр состояний от полностью неструктурированных до частично структурированных и включают случайные спирали , (предварительно) расплавленные глобулы и большие многодоменные белки, соединенные гибкими линкерами. Они представляют собой один из основных типов белков (наряду с глобулярными , фибриллярными и мембранными белками ). ^[5]

Спиральные белки

Спиральные белки образуют длинные нерастворимые волокна, входящие в состав внеклеточного матрикса . Существует множество суперсемейств склеропротеинов, включая кератин , коллаген , эластин и фиброин . Роль таких белков включает защиту и поддержку, формирование соединительной ткани , сухожилий , костных матриксов и мышечных волокон .

Малые белки

Небольшие белки обычно имеют третичную структуру, которая поддерживается дисульфидными мостиками ( белки, богатые цистеином ), металлическими лигандами ( металлсвязывающие белки ) и/или кофакторами, такими как гем .

Разработанные белки

Многочисленные структуры белков являются результатом рационального проектирования и не существуют в природе. Белки могут быть разработаны с нуля ( проектирование de novo ) или путем внесения рассчитанных изменений в известную структуру белка и ее последовательность (известно как перепроектирование белка ). Рациональные подходы к проектированию белков делают прогнозы последовательности белков, которые будут складываться в определенные структуры. Эти предсказанные последовательности затем могут быть подтверждены экспериментально с помощью таких методов, как синтез пептидов , направленный мутагенез или искусственный синтез генов .

Смотрите также

Суперсемейство белков
база данных SCOP
База данных CATH
База данных ФССП

Ссылки

^ Хаббард, Тим Дж. П.; Мурзин, Алексей Г.; Бреннер, Стивен Э.; Чотиа, Сайрус (1997-01-01). "SCOP: база данных структурной классификации белков". Nucleic Acids Research . 25 (1): 236– 239. doi :10.1093/nar/25.1.236. ISSN 0305-1048. PMC 146380. PMID 9016544 .
^ Грин, Лесли Х.; Льюис, Тони Э.; Адду, Сара; Кафф, Элисон; Даллман, Тим; Дибли, Марк; Редферн, Оливер; Перл, Фрэнсис; Намбудири, Рекха (01.01.2007). «База данных структур доменов CATH: новые протоколы и уровни классификации дают более полный ресурс для изучения эволюции». Nucleic Acids Research . 35 (suppl 1): D291 – D297 . doi :10.1093/nar/gkl959. ISSN 0305-1048. PMC 1751535 . PMID 17135200.
^ Фокс, Наоми К.; Бреннер, Стивен Э.; Чандония, Джон-Марк (2014-01-01). "SCOPe: Структурная классификация белков — расширенная, интегрирующая данные SCOP и ASTRAL и классификация новых структур". Nucleic Acids Research . 42 (D1): D304 – D309 . doi :10.1093/nar/gkt1240. ISSN 0305-1048. PMC 3965108 . PMID 24304899.
^ ab Ефимов, Александр В. (1995). "Структурное сходство между двухслойными α/β и β-белками". Журнал молекулярной биологии . 245 (4): 402– 415. doi :10.1006/jmbi.1994.0033. PMID 7837272.
^ ab Андреева, А (2014). "Прототип SCOP2: новый подход к анализу структуры белка". Nucleic Acids Res . 42 (выпуск базы данных): D310–4. doi :10.1093/nar/gkt1242. PMC 3964979. PMID 24293656 .
^ Overington JP, Al-Lazikani B, Hopkins AL (декабрь 2006 г.). «Сколько существует целей для наркотиков?». Nat Rev Drug Discov . 5 (12): 993– 6. doi :10.1038/nrd2199. PMID 17139284. S2CID 11979420.
^ Krogh, A .; Larsson, BR; Von Heijne, G .; Sonnhammer, ELL (2001). «Предсказание топологии трансмембранного белка с помощью скрытой марковской модели: применение к полным геномам». Журнал молекулярной биологии . 305 (3): 567– 580. doi :10.1006/jmbi.2000.4315. PMID 11152613. S2CID 15769874.
^ Дункер, АК; Лоусон, доктор юридических наук; Браун, CJ; Уильямс, РМ; Ромеро, П; О, Дж.С.; Олдфилд, CJ; Кампен, AM; Рэтлифф, CM; Хиппс, КВ; Аузио, Дж; Ниссен, М.С.; Ривз, Р.; Канг, К; Киссинджер, ЧР; Бейли, RW; Грисволд, доктор медицины; Чиу, Вт; Гарнер, ЕС; Обрадович, З. (2001). «Внутренне неупорядоченный белок». Журнал молекулярной графики и моделирования . 19 (1): 26–59 . CiteSeerX 10.1.1.113.556 . дои : 10.1016/s1093-3263(00)00138-8. ПМИД 11381529.
^ Dyson HJ , Wright PE (март 2005 г.). «Внутренне неструктурированные белки и их функции». Nat. Rev. Mol. Cell Biol . 6 (3): 197– 208. doi :10.1038/nrm1589. PMID 15738986. S2CID 18068406.
^ Dunker AK, Silman I, Uversky VN, Sussman JL (декабрь 2008 г.). «Функция и структура изначально неупорядоченных белков». Curr. Opin. Struct. Biol . 18 (6): 756– 64. doi :10.1016/j.sbi.2008.10.002. PMID 18952168.

[1] Хаббард, Тим Дж. П.; Мурзин, Алексей Г.; Бреннер, Стивен Э.; Чотиа, Сайрус (1997-01-01). "SCOP: база данных структурной классификации белков". Nucleic Acids Research . 25 (1): 236– 239. doi :10.1093/nar/25.1.236. ISSN 0305-1048. PMC 146380. PMID 9016544 .

[2] Грин, Лесли Х.; Льюис, Тони Э.; Адду, Сара; Кафф, Элисон; Даллман, Тим; Дибли, Марк; Редферн, Оливер; Перл, Фрэнсис; Намбудири, Рекха (01.01.2007). «База данных структур доменов CATH: новые протоколы и уровни классификации дают более полный ресурс для изучения эволюции». Nucleic Acids Research . 35 (suppl 1): D291 – D297 . doi :10.1093/nar/gkl959. ISSN 0305-1048. PMC 1751535 . PMID 17135200.

[3] Фокс, Наоми К.; Бреннер, Стивен Э.; Чандония, Джон-Марк (2014-01-01). "SCOPe: Структурная классификация белков — расширенная, интегрирующая данные SCOP и ASTRAL и классификация новых структур". Nucleic Acids Research . 42 (D1): D304 – D309 . doi :10.1093/nar/gkt1240. ISSN 0305-1048. PMC 3965108 . PMID 24304899.

[sciencedirect1-4] Ефимов, Александр В. (1995). "Структурное сходство между двухслойными α/β и β-белками". Журнал молекулярной биологии . 245 (4): 402– 415. doi :10.1006/jmbi.1994.0033. PMID 7837272.

[ncbi.nlm.nih.gov-5] Андреева, А (2014). "Прототип SCOP2: новый подход к анализу структуры белка". Nucleic Acids Res . 42 (выпуск базы данных): D310–4. doi :10.1093/nar/gkt1242. PMC 3964979. PMID 24293656 .

[pmid17139284-6] Overington JP, Al-Lazikani B, Hopkins AL (декабрь 2006 г.). «Сколько существует целей для наркотиков?». Nat Rev Drug Discov . 5 (12): 993– 6. doi :10.1038/nrd2199. PMID 17139284. S2CID 11979420.

[7] Krogh, A .; Larsson, BR; Von Heijne, G .; Sonnhammer, ELL (2001). «Предсказание топологии трансмембранного белка с помощью скрытой марковской модели: применение к полным геномам». Журнал молекулярной биологии . 305 (3): 567– 580. doi :10.1006/jmbi.2000.4315. PMID 11152613. S2CID 15769874.

[pmid11381529-8] Дункер, АК; Лоусон, доктор юридических наук; Браун, CJ; Уильямс, РМ; Ромеро, П; О, Дж.С.; Олдфилд, CJ; Кампен, AM; Рэтлифф, CM; Хиппс, КВ; Аузио, Дж; Ниссен, М.С.; Ривз, Р.; Канг, К; Киссинджер, ЧР; Бейли, RW; Грисволд, доктор медицины; Чиу, Вт; Гарнер, ЕС; Обрадович, З. (2001). «Внутренне неупорядоченный белок». Журнал молекулярной графики и моделирования . 19 (1): 26–59 . CiteSeerX 10.1.1.113.556 . дои : 10.1016/s1093-3263(00)00138-8. ПМИД 11381529.

[9] Dyson HJ , Wright PE (март 2005 г.). «Внутренне неструктурированные белки и их функции». Nat. Rev. Mol. Cell Biol . 6 (3): 197– 208. doi :10.1038/nrm1589. PMID 15738986. S2CID 18068406.

[10] Dunker AK, Silman I, Uversky VN, Sussman JL (декабрь 2008 г.). «Функция и структура изначально неупорядоченных белков». Curr. Opin. Struct. Biol . 18 (6): 756– 64. doi :10.1016/j.sbi.2008.10.002. PMID 18952168.