Цистиновый узел
Структурный мотив белка
Домен цистинового узла
Структура хорионического гонадотропина человека. [1]
Идентификаторы
СимволCys_knot
ПфамПФ00007
Клан ПФАМCL0079
ИнтерПроIPR006208
СКОП21HCN / SCOPe / SUPFAM
Доступные структуры белков:
Пфам  структуры / ECOD  
ПДБRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumрезюме структуры
ПДБ1fl7 ​, 1hcn ​, 1hrp ​, 1qfw ​, 1xwd

Цистиновый узел — это структурный мотив белка, содержащий три дисульфидных мостика (образованных из пар остатков цистеина ). Участки полипептида , которые находятся между двумя из них, образуют петлю, через которую проходит третья дисульфидная связь, образуя ротаксановую субструктуру. Мотив цистинового узла стабилизирует структуру белка и сохраняется в белках разных видов. [2] [3] [4] Существует три типа цистинового узла, которые различаются топологией дисульфидных связей: [5]

Цистиновый узел фактора роста был впервые обнаружен в структуре фактора роста нервов (NGF), решенной с помощью рентгеновской кристаллографии и опубликованной в 1991 году Томом Бланделлом в Nature . [6] GFCK присутствует в четырех суперсемействах. К ним относятся фактор роста нервов, трансформирующий фактор роста бета (TGF-β), тромбоцитарный фактор роста и гликопротеиновые гормоны, включая хорионический гонадотропин человека . Они структурно связаны из-за наличия мотива цистинового узла, но различаются по последовательности. [7] Все структуры GFCK, которые были определены, являются димерными, но их режимы димеризации в разных классах различны. [8] Подсемейство сосудистого эндотелиального фактора роста , отнесенное к суперсемейству тромбоцитарных факторов роста, включает белки, которые являются ангиогенными факторами. [9]

Присутствие мотива циклического цистинового узла (CCK) было обнаружено, когда циклотиды были выделены из различных семейств растений. Мотив CCK имеет циклический остов, трехцепочечный бета-слой и конформацию цистинового узла. [10]

Новые белки добавляются к семейству мотивов цистеинового узла, также известному как белки C-терминального цистеинового узла (CTCK). Они разделяют приблизительно 90 аминокислотных остатков в своих богатых цистеином C-концевых областях. [9]

Ингибиторный цистиновый узел (ICK) представляет собой структурный мотив с трехцепочечным антипараллельным бета-слоем, связанным тремя дисульфидными связями, образуя узловатое ядро. Мотив ICK можно найти в категории филума , например, животные и растения. Он часто встречается во многих ядовитых пептидах, таких как улитки, пауки и скорпионы. Пептид K-PVIIA, содержащий ICK, может подвергаться успешной ферментативной циклизации основной цепи . Дисульфидная связь и общая схема последовательности мотива ICK обеспечивают стабильность пептидов, которые поддерживают циклизацию. [11]

Последствия употребления наркотиков

Стабильность и структура мотива цистинового узла предполагают возможные применения в разработке лекарств . Водородные связи между дисульфидными связями мотива и структурами бета-слоев приводят к высокоэффективной стабилизации структуры. Кроме того, размер мотива составляет приблизительно 30 аминокислотных остатков. [12] Эти две характеристики делают его привлекательной биомолекулой для использования для доставки лекарств, поскольку он проявляет термическую стабильность, химическую стабильность и протеолитическую устойчивость. Биологическая активность этих молекул частично обусловлена ​​уникальным взаимоблокирующим расположением и циклизованным пептидным остовом, который содержит консервативную последовательность, общую для циркулинов. [12] Циркулины ранее были идентифицированы в скрининге на анти-ВИЧ активность. [13] Исследования показали, что белки цистинового узла можно инкубировать при температуре 65 °C или помещать в 1 N HCl/1 N NaOH без потери структурной и функциональной целостности. [14] Его устойчивость к пероральным и некоторым кишечным протеазам предполагает возможное использование для пероральной доставки. Возможные будущие применения включают облегчение боли, а также противовирусные и антибактериальные функции. [14]

Ссылки

  1. ^ Wu H, Lustbader JW, Liu Y, Canfield RE, Hendrickson WA (июнь 1994 г.). «Структура хорионического гонадотропина человека с разрешением 2,6 А по результатам анализа MAD селенометионилового белка». Structure . 2 (6): 545–58. doi :10.1016/s0969-2126(00)00054-x. PMID  7922031.
  2. ^ "Цистиновые узлы". Веб-страница Cyclotide . Архивировано из оригинала 2015-02-05 . Получено 2019-04-24 .
  3. ^ Шербет, Г. В. (2011), «Семейства факторов роста», Факторы роста и их рецепторы в дифференциации клеток, рак и терапия рака , Elsevier, стр. 3–5, doi : 10.1016/b978-0-12-387819-9.00002-5, ISBN 9780123878199, получено 2019-05-01
  4. ^ Витт, Урсула А.; Хсу, Шейу И.; Хсуэ, Аарон Дж. В. (2001-05-01). «Эволюция и классификация гормонов, содержащих цистиновый узел, и связанных с ними внеклеточных сигнальных молекул». Молекулярная эндокринология . 15 (5): 681–694. doi : 10.1210/mend.15.5.0639 . ISSN  0888-8809. PMID  11328851.
  5. ^ Daly NL, Craik DJ (июнь 2011 г.). «Биоактивные белки цистинового узла». Current Opinion in Chemical Biology . 15 (3): 362–8. doi :10.1016/j.cbpa.2011.02.008. PMID  21362584.
  6. ^ PDB : 1bet ​; McDonald NQ, Lapatto R, Murray-Rust J, Gunning J, Wlodawer A, Blundell TL (декабрь 1991 г.). «Новая белковая складка, выявленная с помощью кристаллической структуры фактора роста нервов с разрешением 2,3 А». Nature . 354 (6352): 411–4. Bibcode : 1991Natur.354..411M. doi : 10.1038/354411a0. PMID  1956407. S2CID  4346788.
  7. ^ Sun PD, Davies DR (1995). «Суперсемейство факторов роста цистинового узла». Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure . 24 (1): 269–91. doi :10.1146/annurev.bb.24.060195.001413. PMID  7663117.
  8. ^ Jiang X, Dias JA, He X (январь 2014). «Структурная биология гликопротеиновых гормонов и их рецепторов: понимание сигнализации». Молекулярная и клеточная эндокринология . 382 (1): 424–451. doi : 10.1016/j.mce.2013.08.021 . PMID  24001578.
  9. ^ ab Iyer S, Acharya KR (ноябрь 2011 г.). «Завязывание узла: сигнатура цистина и процессы молекулярного распознавания семейства факторов роста эндотелия сосудов ангиогенных цитокинов». Журнал FEBS . 278 (22): 4304–22. doi :10.1111/j.1742-4658.2011.08350.x. PMC 3328748. PMID  21917115 . 
  10. ^ Craik DJ, Daly NL, Bond T, Waine C (декабрь 1999 г.). «Циклотиды растений: уникальное семейство циклических и узловатых белков, определяющее структурный мотив циклического цистеинового узла». Журнал молекулярной биологии . 294 (5): 1327–36. doi :10.1006/jmbi.1999.3383. PMID  10600388.
  11. ^ Квон, Сухён; Босманс, Фрэнк; Каас, Квентин; Шеневаль, Оливер; Синибир, Энн С; Розенгрен, К Йохан; Ван, Конан К; Шредер, Кристина И; Крейк, Дэвид Дж. (19 апреля 2016 г.). «Эффективная ферментативная циклизация пептида, содержащего ингибирующий цистиновый узел». Биотехнология и биоинженерия . 113 (10): 2202–2212. doi :10.1002/bit.25993. PMC 5526200. PMID  27093300 . 
  12. ^ ab Kolmar, Harald. «Биологическое разнообразие и терапевтический потенциал природных и сконструированных минипротеинов цистинового узла». Current Opinion in Pharmacology, т. 9, № 5, 2009, стр. 608–614., doi:10.1016/j.coph.2009.05.004.
  13. ^ KR Gustafson, RC Sowder II, LE Henderson, IC Parsons, Y. Kashman, JH Cardellina II, JB McMahon, RW Buckheit Jr., LK Pannell, MR Boyd Циркулины A и B: новые ВИЧ-ингибирующие макроциклические пептиды из тропического дерева Chassalia parvifolia J. Am. Chem. Soc., 116 (1994), стр. 9337-9338
  14. ^ ab Craik, David J., et al. «Мотив цистеинового узла в токсинах и его значение для разработки лекарств». Toxicon, т. 39, № 1, 2001, стр. 43–60., doi:10.1016/s0041-0101(00)00160-4.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Цистиновый_узел&oldid=1193260902"