Специальная вставка для завода - Plant-specific insert

Solanum tuberosum Вставка для растений с аспарагиновой протеазой 3
PDB 3RFI.png
Структура сапозиноподобного домена аспарагиновой протеиназы растений[1]
Идентификаторы
ОрганизмSolanum tuberosum
СимволStAP_PSI
PDB3РФИ
UniProtQ6B9W9

В вставка для конкретного завода (PSI) или же заводская последовательность (PSS)[2] представляет собой независимый домен, встречающийся исключительно в растениях, состоящий примерно из 100 остатков, обнаруженный на С-концевой доле некоторых аспарагиновые протеазы (AP) называется фитепсины.[3] PSI, как независимый объект, отдельный от своей родительской точки доступа, является гомологичный к сапозин и принадлежит к семейству сапозиноподобных белков (SAPLIP).[4]

Хотя PSI сгруппирован вместе с белками в семействе SAPLIP, PSI не содержит собственно сапозин-подобного домена. Это связано с круговая перестановка N- и C-концов PSI, в которых концы «поменяны местами». Это привело к тому, что ИОО получил название "свопозин"(игра слов" своп "и" сапосин ")[5] Хотя третичная структура все еще остается гомологичным сапозину и другим членам семейства SAPLIP.[4]

Структура

Предлагаемая взаимосвязь между сапозином и свапозином. Они могли произойти от подобного гена.[5] Оба состоят из четырех альфа-спиралей с порядком расположения спиралей относительно друг друга.

Среди растений АР между разными видами обычно гомологичны, демонстрируя высокую идентичность последовательностей, сохраняя при этом третичную структуру, аналогичную пепсину.[2] Таким образом, заводские точки доступа сохраняют заразительный форма зрелого AP, общая для других аспарагиновых протеаз, в которой зимоген остается неактивным до удаления просегмента из активной щели.

Обработка

Зимогенная форма AP растений содержит первичную последовательность PSI, хотя не все AP растений содержат область PSI.[4] Сам PSI состоит примерно из 100 остатков и обнаруживается в С-концевой первичной структуре AP зимогенных растений, образуя независимый домен от характерной двуглавой третичной структуры аспарагиновых протеаз. В случае прокардозина А зимогенная форма кардозина А (основной AP, обнаруженный в Cardoon ), PSI сначала удаляется до того, как происходит активация зрелого фермента, при котором просегмент расщепляется во время протеолитического процессинга.[2]

Третичная структура

Кристаллическая структура профитепсина (от ячмень ) была первой известной структурой, проясняющей молекулярную топологию любого PSI.[6] Кристаллическая структура PSI, производного от профитепсина, показала, что общая длина и положение спиралей, обнаруженных в PSI, сохранены с таковыми из NK-лизина, другого члена группы SAPLIP.[3][6][7] Более того, выравнивание последовательностей между NK-лизином и PSI показывает, что относительные положения дисульфидных мостиков также являются консервативными, что является общим признаком SAPLIPS.[4]

Существует несколько кристаллических структур, содержащих координаты зимогенного родительского AP и домена SAPLIP PSI для кардона и ячменя.[3][6] В этих кристаллических структурах домен PSI принимает «закрытую» третичную структуру, аналогичную структуре NK-лизина и сапозина. В Рентгеновский кристаллографический Структура PSI картофеля, рекомбинантно экспрессируемая отдельно от его родительского AP, выявила третичную структуру, аналогичную открытой структуре сапозина C, и образует гомодимер при pH 7,4.[1]

Первая спираль на N-конце открытой структуры PSI картофеля также демонстрирует сходство по своей третичной структуре с слитым пептидом гемагглютинина, проявляя аналогичный мотив бумеранга. Кроме того, эта спираль имеет общую форму спирали-изгиба-спирали с гемагглютинином, индуцированным присутствием триптофана; это открытие важно, так как оно указывает на причину взаимодействия N-концевой боковой спирали с фосфолипидными бислоями. То есть подразумевается, что этот мотив спираль-изгиб-спираль является критическим для фузогенных и мембранных взаимодействий этой спирали.[3]

Функция

Основная функция белков, принадлежащих к группе SAPLIP, заключается во взаимодействии с мембранными бислоями посредством возмущения (без пермеабилизации), пермеабилизации мембраны или связывания с мембраной.[3][8][9] Известные члены семейства SAPLIP включают: гранулизин (антимикробный),[10] легочный сурфактант-ассоциированный белок B (регуляция легочного сурфактанта) [11] и сапозины (деградация сфинголипидов), в честь которых названы SAPLIP.

Специфично для PSI, было показано, что PSI участвует в опосредовании взаимодействий PSI, как отдельно, так и в сочетании с родительским ферментом PSI, с фосфолипидными мембранами при кислом pH (~ pH 4,5). В частности, PSI участвует в нацеливании на вакуол и мембранном возмущении; это делает возможным как хранение, так и перемещение AP в отсеки для хранения белка внутри вакуолей, содержащихся как в листьях, так и в корнях ячменя и кардона.[2][3] Это похоже на функцию домена SapB у человека. AOAH.[12]

Как и другие члены семейства SAPLIP, PSI обеспечивает антимикробную активность. PSI картофеля сверхэкспрессируется отдельно в А. талина повышает устойчивость к возбудителю Botrytis cinerea как своей собственной противогрибковой активностью, так и способностью вызывать защитные силы растений.[13] PSI картофеля также обладает избирательной цитотоксической активностью в отношении патогенов и раковых клеток (но не человеческих Т-клеток, эритроцитов или растительных клеток). Он сохраняет свою антимикробную активность, когда присоединяется обратно к родительской AP.[14]

Атомно-силовая микроскопия эксперименты на картофель PSI, экспрессируемый отдельно от его родительского AP, показал, что анионные фосфолипидные мембраны перестраиваются с помощью PSI аналогично тому, как это наблюдается с сапозином C.[1] Также было показано, что PSI картофеля демонстрирует Михаэлис-Ментен-подобный кинетика, выявленная с помощью анализов разрушения больших однослойных пузырьков (LUV) в зависимости от дозы, что является уникальной особенностью SAPLIP.[1] Кинетика, подобная Михаэлису-Ментену, в сочетании с независимой функцией PSI от его родительского AP, таким образом, привела к открытию, что PSI является первым известным примером «фермента внутри фермента».[1]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Bryksa BC, Bhaumik P, Magracheva E, De Moura DC, Kurylowicz M, Zdanov A, Dutcher JR, Wlodawer A, Yada RY (2011). «Структура и механизм сапозин-подобного домена растительной аспарагиновой протеиназы». J Biol Chem. 286 (32): 28265–75. Дои:10.1074 / jbc.M111.252619. ЧВК  3151071. PMID  21676875.
  2. ^ а б c d Асуман Мутлу и Сюзанна Гал (1999). «Растительные аспарагиновые протеиназы: ферменты на пути к функции». Physiologia Plantarum. 105 (3): 569–576. Дои:10.1034 / j.1399-3054.1999.105324.x.
  3. ^ а б c d е ж Эгас С., Лавура Н., Резенде Р., Брито Р. М., Пирес Е., Мария де Лима С. П., Фаро С. (2000). «Сапозин-подобный домен предшественника растительной аспарагиновой протеиназы является мощным индуктором утечки пузырьков». J Biol Chem. 275 (49): 38190–38196. Дои:10.1074 / jbc.M006093200. PMID  10982803.
  4. ^ а б c d Хайке БРУН (2005). «Краткая экскурсия по функциональным и структурным особенностям сапозиноподобных белков». Biochem J. 389 (15): 249–257. Дои:10.1042 / BJ20050051. ЧВК  1175101. PMID  15992358.
  5. ^ а б Ponting CP, Russell RB (май 1995 г.). «Свапозины: кольцевые перестановки в генах, кодирующих гомологи сапозина». Тенденции в биохимических науках. 20 (5): 179–80. Дои:10.1016 / S0968-0004 (00) 89003-9. PMID  7610480.
  6. ^ а б c Кервинен Дж., Тобин Дж. Дж., Коста Дж., Во Д.С., Влодавер А., Зданов А. (1999). «Кристаллическая структура профитепсина аспарагиновой протеиназы растений: инактивация и вакуолярное нацеливание». EMBO J. 18 (14): 3947–3955. Дои:10.1093 / emboj / 18.14.3947. ЧВК  1171470. PMID  10406799.
  7. ^ Исаура Симойнс и Карлос Фаро (2004). «Структура и функции аспарагиновых протеиназ растений». Eur J Biochem. 271 (11): 2067–2075. Дои:10.1111 / j.1432-1033.2004.04136.x. HDL:10316/8129. PMID  15153096.
  8. ^ Брун Х (2005). «Краткая экскурсия по функциональным и структурным особенностям сапозиноподобных белков». Biochem J. 389 (15): 249–257. Дои:10.1042 / BJ20050051. ЧВК  1175101. PMID  15992358.
  9. ^ Колтер Т., Сандхофф К. (2005). «Принципы переваривания лизосомальной мембраны: стимуляция деградации сфинголипидов белками-активаторами сфинголипидов и анионными лизосомальными липидами». Анну Рев Селл Дев Биол. 21: 81–103. Дои:10.1146 / annurev.cellbio.21.122303.120013. PMID  16212488.
  10. ^ Андерсон Д.Х., Савая М.Р., Кашио Д., Эрнст В., Модлин Р., Кренски А., Эйзенберг Д. (2003). «Кристаллическая структура гранулизина и структурный литический механизм». J. Mol. Биол. 325 (2): 355–365. CiteSeerX  10.1.1.327.5540. Дои:10.1016 / S0022-2836 (02) 01234-2. PMID  12488100.
  11. ^ Гордон Л.М., Ли К.Ю., Липп М.М., Засадзински Дж.А., Вальтер Ф.Дж., Шерман М.А., Уоринг А.Дж. (2000). «Конформационное картирование N-концевого сегмента поверхностно-активного белка B в липиде с использованием инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье с усилением 13C». J Pept Res. 55 (4): 330–347. Дои:10.1034 / j.1399-3011.2000.00693.x. PMID  10798379.
  12. ^ Стааб Дж. Ф., Гинкель Д. Л., Розенберг Г. Б., Манфорд Р. С. (1994). «Сапозин-подобный домен влияет на внутриклеточную локализацию, стабильность и каталитическую активность ацилоксиацилгидролазы человека». J. Biol. Chem. 269 (38): 23736–42. PMID  8089145.
  13. ^ Фрей, Мария Евгения; Д'Ипполито, Себастьян; Пепе, Альфонсо; Далео, Густаво Рауль; Гевара, Мария Габриэла (май 2018 г.). «Трансгенная экспрессия растительной вставки аспарагиновых протеаз картофеля (StAP-PSI) придает повышенную устойчивость к Botrytis cinerea у Arabidopsis thaliana». Фитохимия. 149: 1–11. Дои:10.1016 / j.phytochem.2018.02.004. PMID  29428248.
  14. ^ Муньос, Фернандо; Караччиоло, Пабло К.; Далео, Густаво; Авраам, Густаво А .; Гевара, М. Габриэла (сентябрь 2014 г.). «Оценка цитотоксической активности in vitro форм моно-ПЭГилированного StAP3 (аспарагиновой протеазы 3 Solanum tuberosum)». Отчеты по биотехнологии. 3: 1–7. Дои:10.1016 / j.btre.2014.05.007. ЧВК  5466107. PMID  28626641.

внешняя ссылка