Трехпалый белок
Суперсемейство белков
Семейство белков
Трехпалый белок
Эрабутоксин А, нейротоксин , являющийся членом суперсемейства трехпалых токсинов . Три «пальца» обозначены как I, II и III, а четыре сохраненные дисульфидные связи показаны желтым цветом. Взято из PDB : 1QKD ​. [1]
Идентификаторы
Символ?
КАТ1ккд
СКОП21qkd / SCOPe / SUPFAM

Трехпалые белки или трехпалые белковые домены ( 3FP или TFPD ) представляют собой суперсемейство белков, состоящее из небольших, примерно 60-80 аминокислотных остатков белковых доменов с общей третичной структурой : три петли бета- цепи, вытянутые из гидрофобного ядра, стабилизированного дисульфидными связями . Семейство названо в честь вытянутых «пальцев» трех петель. Члены семейства не обладают ферментативной активностью, но способны образовывать белок-белковые взаимодействия с высокой специфичностью и сродством . Основоположниками семейства, также лучше всего охарактеризованными по структуре, являются трехпалые токсины, обнаруженные в змеином яде , которые обладают различными фармакологическими эффектами, чаще всего за счет нарушения холинергической сигнализации. Семейство также представлено нетоксичными белками, которые имеют широкое таксономическое распространение; Домены 3FP встречаются во внеклеточных доменах некоторых рецепторов клеточной поверхности , а также в GPI-заякоренных и секретируемых глобулярных белках , обычно участвующих в передаче сигналов. [2] [3] [4] [5]

Токсины трех пальцев

Основоположниками семейства 3FP являются трехпалые токсины (3FTx), часто встречающиеся в яде змей . Белки 3FTx широко распространены в семействах ядовитых змей, но особенно богаты в семействе Elapidae , в котором относительная доля 3FTx к другим токсинам яда может достигать 95%. [4] [6] Многие белки 3FTx являются нейротоксинами , хотя механизм токсичности значительно различается даже среди белков с относительно высокой идентичностью последовательностей ; общие белковые мишени включают те, которые участвуют в холинергической сигнализации, такие как никотиновые ацетилхолиновые рецепторы , мускариновые ацетилхолиновые рецепторы и ацетилхолинэстераза . Другое большое подсемейство белков 3FTx — кардиотоксины (также известные как цитотоксины или цитолизины); эта группа напрямую цитотоксична, скорее всего, из-за взаимодействия с фосфолипидами и, возможно, другими компонентами клеточной мембраны . [2]

Семейство Ly6/uPAR

Человеческий белок CD59 , который регулирует систему комплемента . [7]

Семейство Ly6/uPAR в целом описывает семейство генов, содержащих домены трехпетельных белков , которые не являются токсичными и не являются компонентами яда; их часто называют доменами LU , и их можно обнаружить во внеклеточных доменах рецепторов клеточной поверхности , а также в GPI-заякоренных или секретируемых глобулярных белках . [4] [8] Семейство названо в честь двух репрезентативных групп членов: семейства малых глобулярных белков лимфоцитарного антигена 6 (LY6) и рецептора активатора плазминогена урокиназы (uPAR). [9] Другие рецепторы с доменами LU включают членов суперсемейства рецепторов трансформирующего фактора роста бета (TGF-beta), таких как рецептор активина типа 2 ; [10] и рецептор костного морфогенетического белка, тип IA . [11] Другие белки домена LU представляют собой небольшие глобулярные белки, такие как антиген CD59 , LYNX1 , SLURP1 и SLURP2. [4] [12]

Многие белки, содержащие домен LU, участвуют в холинергической сигнализации и связывают ацетилхолиновые рецепторы, в частности, связывая их функцию с общим механизмом токсичности 3FTx. [4] [8] [13] Считается, что члены семейства Ly6/uPAR являются эволюционными предками токсинов 3FTx. [14] Другие белки LU, такие как антиген CD59 , имеют хорошо изученные функции в регуляции иммунной системы . [13]

Структура гена

Токсины змеиного трехпалого типа и члены семейства Ly6/uPAR имеют общую структуру гена , обычно состоящую из двух интронов и трех экзонов . Последовательность первого экзона, как правило, хорошо сохраняется по сравнению с двумя другими. [4] Третий экзон содержит основные отличительные черты между двумя группами, поскольку именно здесь кодируется C-концевой GPI-якорный пептид, общий для глобулярных белков Ly6/uPAR. [4] [13]

Эволюция и таксономическое распространение

Белки общей трехпальцевой складки широко распространены среди многоклеточных животных . [4] Биоинформатическое исследование 2008 года выявило около 45 примеров таких белков, содержащих до трех трехпальцевых доменов, представленных в геноме человека . [12] Более поздний профиль семейства генов Ly6/uPAR выявил 35 человеческих и по крайней мере 61 мышиных членов семейства в соответствующих геномах организмов. [8]

Считается, что семейство трехпалых белков расширилось за счет дупликации генов в родословной змей . [14] [15] Токсины 3FTx считаются ограниченными Caenophidia , таксоном, содержащим всех ядовитых змей; однако по крайней мере один гомолог был идентифицирован у бирманского питона , близкородственной подгруппы. [16] Традиционно считалось, что гены 3FTx эволюционировали в результате повторяющихся событий дупликации, за которыми следовала неофункционализация и рекрутирование в паттерны экспрессии генов , ограниченные ядовитыми железами. [14] [15] Однако утверждалось, что этот процесс должен быть чрезвычайно редким и что субфункционализация лучше объясняет наблюдаемое распределение. [17] Совсем недавно было обнаружено, что нетоксичные белки 3FP широко экспрессируются во многих различных тканях у змей, что подтолкнуло к альтернативной гипотезе о том, что белки с ограниченной экспрессией в слюне были выборочно рекрутированы для токсической функциональности. [16]

Ссылки

  1. ^ Nastopoulos V, Kanellopoulos PN, Tsernoglou D (сентябрь 1998 г.). «Структура димерного и мономерного эрабутоксина a, уточненная при разрешении 1,5 А» (PDF) . Acta Crystallographica. Раздел D, Биологическая кристаллография . 54 (Pt 5): 964–74 . Bibcode : 1998AcCrD..54..964N. doi : 10.1107/S0907444998005125. PMID  9757111.
  2. ^ ab Kini RM, Doley R (ноябрь 2010 г.). «Структура, функция и эволюция трехпальцевых токсинов: мини-белки с множественными целями». Toxicon . 56 (6): 855– 67. doi :10.1016/j.toxicon.2010.07.010. PMID  20670641.
  3. ^ Hegde RP, Rajagopalan N, Doley R, Kini M (2010). "Токсины змеиного яда трехпалые". В Mackessy SP (ред.). Справочник по ядам и токсинам рептилий . Boca Raton: CRC Press. стр.  287–302 . ISBN 9781420008661.
  4. ^ abcdefgh Kessler P, Marchot P, Silva M, Servent D (август 2017). «Трехпальцевая токсиновая складка: многофункциональный структурный каркас, способный модулировать холинергические функции». Journal of Neurochemistry . 142 (Suppl 2): ​​7– 18. doi : 10.1111/jnc.13975 . PMID  28326549.
  5. ^ Utkin Y, Sunagar K, Jackson TN, Reeks T, Fry BG (2015). "Глава 8: Токсины трех пальцев". В Fry B (ред.). Ядовитые рептилии и их токсины: эволюция, патофизиология и биооткрытие . Oxford University Press. стр.  218–227 . ISBN 9780199309405.
  6. ^ Sanz L, Pla D, Pérez A, Rodríguez Y, Zavaleta A, Salas M, Lomonte B, Calvete JJ (июнь 2016 г.). «Веномный анализ плохо изученной пустынной коралловой змеи Micrurus tschudii tschudii подтверждает дихотомию 3FTx/PLA₂ среди ядов Micrurus». Токсины . 8 (6): 178. doi : 10.3390/toxins8060178 . PMC 4926144 . PMID  27338473. 
  7. ^ Leath KJ, Johnson S, Roversi P, Hughes TR, Smith RA, Mackenzie L, Morgan BP, Lea SM (август 2007 г.). «Высокоразрешающие структуры бактериально экспрессируемого растворимого человеческого CD59». Acta Crystallographica. Раздел F, Structural Biology and Crystallization Communications . 63 (Pt 8): 648–52 . doi :10.1107/S1744309107033477. PMC 2335151. PMID  17671359 . 
  8. ^ abc Loughner CL, Bruford EA, McAndrews MS, Delp EE, Swamynathan S, Swamynathan SK (апрель 2016 г.). «Организация, эволюция и функции генов семейства Ly6/uPAR у человека и мыши». Human Genomics . 10 : 10. doi : 10.1186/s40246-016-0074-2 . PMC 4839075 . PMID  27098205. 
  9. ^ Ploug M, Ellis V (август 1994). «Структурно-функциональные связи в рецепторе активатора плазминогена урокиназного типа. Сравнение с другими членами семейства Ly-6 и альфа-нейротоксинами змеиного яда». FEBS Letters . 349 (2): 163– 8. doi : 10.1016/0014-5793(94)00674-1 . PMID  8050560. S2CID  86302713.
  10. ^ Greenwald J, Fischer WH, Vale WW, Choe S (январь 1999). "Трехпальцевая токсиновая складка для внеклеточного лигандсвязывающего домена активинового рецептора сериновой киназы типа II". Nature Structural Biology . 6 (1): 18– 22. doi :10.1038/4887. PMID  9886286. S2CID  26301441.
  11. ^ Kirsch T, Sebald W, Dreyer MK (июнь 2000 г.). «Кристаллическая структура комплекса эктодомена BMP-2-BRIA». Nature Structural Biology . 7 (6): 492– 6. doi :10.1038/75903. PMID  10881198. S2CID  19403233.
  12. ^ ab Galat A (ноябрь 2008 г.). «Трехпалый белковый домен генома человека». Cellular and Molecular Life Sciences . 65 (21): 3481– 93. doi :10.1007/s00018-008-8473-8. PMC 11131612. PMID 18821057.  S2CID 19931506  . 
  13. ^ abc Цетлин VI (февраль 2015). «Трехпалые змеиные нейротоксины и белки Ly6, воздействующие на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы: фармакологические инструменты и эндогенные модуляторы». Тенденции в фармакологических науках . 36 (2): 109– 23. doi :10.1016/j.tips.2014.11.003. PMID  25528970.
  14. ^ abc Fry BG (март 2005 г.). «От генома к «яду»: молекулярное происхождение и эволюция протеома змеиного яда, выведенные из филогенетического анализа последовательностей токсинов и связанных с ними белков тела». Genome Research . 15 (3): 403– 20. doi :10.1101/gr.3228405. PMC 551567 . PMID  15741511. 
  15. ^ ab Fry BG, Casewell NR, Wüster W, Vidal N, Young B, Jackson TN (сентябрь 2012 г.). «Структурная и функциональная диверсификация системы яда рептилий Toxicofera». Toxicon . Advancing in Basic and Translational Venomys. 60 (4): 434– 48. doi :10.1016/j.toxicon.2012.02.013. PMID  22446061.
  16. ^ ab Reyes-Velasco J, Card DC, Andrew AL, Shaney KJ, Adams RH, Schield DR, Casewell NR, Mackessy SP, Castoe TA (январь 2015 г.). «Экспрессия гомологов генов яда в различных тканях питона предлагает новую модель эволюции яда змеи». Молекулярная биология и эволюция . 32 (1): 173– 83. doi : 10.1093/molbev/msu294 . PMID  25338510.
  17. ^ Hargreaves AD, Swain MT, Hegarty MJ, Logan DW, Mulley JF (август 2014 г.). «Рестрикция и рекрутинг-дупликация генов и происхождение и эволюция токсинов змеиного яда». Genome Biology and Evolution . 6 (8): 2088– 95. doi :10.1093/gbe/evu166. PMC 4231632. PMID  25079342 . 
  • SCOP: SSF57302
  • КАТ: 2.10.60.10
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Трехпалый_белок&oldid=1261717277"