Аспарагин пептид лиаза - Asparagine peptide lyase

Аспарагин пептид лиаза являются одной из семи групп, в которых протеазы, также называемые протеолитическими ферментами, пептидазами или протеиназами, классифицируются в соответствии с их каталитическим остатком. В каталитический механизм пептидных лиаз аспарагина включает аспарагин остаток, действующий как нуклеофил для выполнения реакции нуклеофильного элиминирования, а не гидролиз, чтобы ускорить разрушение пептидная связь.[1]

Существование этого седьмого каталитического типа протеаз, в которых расщепление пептидной связи происходит за счет самообработки вместо гидролиза, было продемонстрировано с открытием Кристальная структура саморасщепляющегося прекурсора автотранспорта ТШ из Кишечная палочка.[2]

Синтез

Общий механизм самоотщепления аспарагина в аспарагиновых пептидных лиазах

Эти ферменты синтезируются в виде предшественников или пропептидов, которые расщепляются в результате автопротеолитической реакции.[2]

Саморасщепляющаяся природа аспарагиновых пептидных лиаз противоречит общему определению фермента, учитывая, что ферментативная активность разрушает фермент. Однако самопроцессинг - это действие протеолитического фермента, несмотря на то, что фермент не извлекается из реакции.[1]

Активный центр и каталитический механизм

Вся протеолитическая активность аспарагиновых пептидных лиаз выражается только в саморасщеплении, после чего дальнейшая пептидазная активность не возникает.[3]

Основной остаток активный сайт аспарагин, и есть другие остатки, участвующие в каталитический механизм, которые различаются между различными семействами аспарагиновых пептидных лиаз.[2][4][5]

Механизм расщепления заключается в циклизация аспарагина, которому помогают другие остатки активного центра. В определенных условиях циклическая структура аспарагина нуклеофильно атакует его C-терминал пептидная связь с основной цепью, образуя новую связь для создания стабильной сукцинимид, отделяясь от основной цепи и, следовательно, освобождая две половины продукта.[6][7]

Торможение

Нет ингибиторы известны.[3]

Классификация

В МЕРОПЫ База данных протеаз включает следующие десять семейств аспарагиновых пептидных лиаз, которые входят в 6 различных кланов протеаз.[3]

Протеолитические ферменты классифицируются по семействам на основе сходства последовательностей. Каждое семейство включает протеолитические ферменты с гомологичными последовательностями и общим каталитическим типом. Кланы - это группы семейств протеолитических ферментов со связанными структурами, каталитический тип которых не сохраняется.

КланСемьяID MEROPSПептидазы и гомологиNC-IUBMBPDB Я БЫ
NAN1N01.001белок оболочки nodavirus3.4.23.442BBV
неназначенныйсемейство N1 неназначенных пептидных лиаз*-
N2N02.001белок оболочки тетравируса*1OHF
гомолог непептидазысемейство N2 нелиазные гомологи*-
неназначенныйсемейство N2 неназначенных пептидных лиаз*-
N8N08.001саморасщепляющийся белок капсида пикорнавируса VP0*1NCQ
непептидазный гомологСемейство N8 гомологов нелиазы*-
неназначенныйсемейство N8 неназначенных пептидных лиаз*-
NBN6N06.001Белок YscU (Иерсиний псевдотуберкулез)*2JLJ
N06.002Протеин SpaS (Сальмонелла sp.)*3C01; 2VT1
N06.003Белок EscU (кишечная палочка)*3BZO
N06.004Белок HrcU (Ксантомонады sp.)*-
N06.A01Белок FlhB (кишечная палочка)*-
гомолог непептидазысемейство N6 нелиазные гомологи*-
неназначенныйсемейство N6 неназначенных пептидных лиаз*-
NCN7N07.001белок оболочки реовируса 1 типа*1JMU
N07.002белок оболочки акваровируса*-
неназначенныйненазначенные пептидные лиазы семейства N7*-
NDN4N04.001Саморасщепляющийся домен, связанный с tsh (кишечная палочка) и подобные*3AEH
N04.002Домен автотранспортера гамма-белка EspP (Эшеричи-тип)*2QOM
гомолог непептидазысемейство N4 нелиазные гомологи*-
неназначенныйсемейство N4 неназначенных пептидных лиаз*-
NEN5N05.001пикобирнавирус саморасщепляющийся белок*2VF1
неназначенныйсемейство N5 неназначенных пептидных лиаз*-
PDN9N09.001интеин-содержащая протонная АТФаза V-типа каталитическая субъединица A3.6.3.141VDE
гомолог непептидазыСемейство N9 гомологов нелиазы*-
неназначенныйсемейство N9 неназначенных пептидных лиаз*-
N10N10.001Предшественник субъединицы А ДНК-гиразы, содержащий интеин*-
N10.002интеин-содержащий репликативный предшественник ДНК-геликазы*1MI8
N10.003Предшественник альфа субъединицы ДНК-полимеразы III, содержащий интеин2.7.7.72KEQ
N10.004Предшественник фактора инициации трансляции, содержащий интеин, IF-2-
N10.005Предшественник DP2 большой субъединицы ДНК-полимеразы II, содержащий интеин Mername-AA281*-
N10.006Предшественник DP2 большой субъединицы ДНК-полимеразы II, содержащий интеин Mername-AA2822.7.7.7-
N10.007интеин-содержащий ДНК-зависимый предшественник ДНК-полимеразы*2CW7; 2CW8
N10.008интеин-содержащая субъединица А ДНК-гиразы (Микобактерии xenopi)*1AM2; 4OZ6
N10.009Mtu recA intein (Микобактерии sp.)*2IN9
непептидазный гомологсемейство N10 гомологи нелиазы*-
неназначенныйсемейство N10 неназначенных пептидных лиаз*-
N11N11.001интеин-содержащая АТФ-зависимая пептидлиаза хлоропластов*-
гомолог непептидазысемейство N11 нелиазные гомологи*-
неназначенныйсемейство N11 неназначенных пептидных лиаз*-

* Еще не включено в IUBMB рекомендации.

Распространение и виды

Десять различных семейств аспарагиновых пептидных лиаз делятся на три разных типа:

  • Белки вирусной оболочки
  • Белки-транспортеры
  • Интеин-содержащие белки

Существует пять семейств белков оболочки вируса (N1, N2, N8, N7 и N5), два семейства белков-аутотранспортеров (N6 и N4) и три семейства белков, содержащих интеин (N9, N10 и N11).

Белки вирусной оболочки

Есть пять семей белки вирусной оболочки в котором обработка происходит по остатку аспарагина. Эти пять семейств входят в три клана: клан NA (семьи N1, N2 и N8), клан NC (семья N7) и клан NE (семья N5).[8]

Семья N1: известное автолитическое расщепление опосредуется нодавирусная эндопептидаза, от С-конца белка оболочки и встречается только в собранном вирион.[9]

Семейство N2: включает эндопептидазы тетравирусов. Известно, что автолитическое расщепление происходит от С-конца белка оболочки. Расщепление происходит на поздних стадиях сборки вириона.[10]

Семья N8: известное автолитическое расщепление полиовирус Капсидный белок вируса VP0 превращается в VP2 и Vp4 в провинции.[11]

Семья N7: известное автолитическое расщепление происходит от N-конец белка оболочки.[12]

Семья N5: известное автолитическое расщепление происходит от N-конец белка оболочки.[13]

Белки-транспортеры

Саморасщепляющийся домен, связанный с tsh (кишечная палочка) и подобные

Белки-аутотранспортеры - это белки внешней мембраны или секретируемые белки, обнаруженные в самых разных Грамотрицательные бактерии. Эти белки содержат три структурных мотива: сигнальную последовательность, домен-пассажира, расположенный на N-конце, и транслокатор или Автотранспортный домен расположен на C-терминале, образуя бета-баррель структура. Эти структуры способствуют самотранспорту белка. Белки-аутотранспортеры обычно связаны с функциями вирулентности. Этот факт, их взаимодействие с клетками-хозяевами и широкое распространение генов, кодирующих аутотранспортеры, открывают возможность представлять терапевтические мишени для создания вакцин против грамотрицательных патогенов.[14]

Две семьи, в которых МЕРОПЫ В базе данных классифицируется аспарагиновый пептид, лиазы являются аутотранспортерными белками семейств N4 ​​и N6.[3]

Семейство N4 включает секретируемые факторы вирулентности или аутотранспортеры энтеробактерий. Их единственная протеолитическая активность заключается в высвобождении фактора вирулентности из предшественника, что позволяет ему секретироваться. Остатки активного центра в аспарагиновых пептидных лиазах семейства N4 - это N1100, Y1227, E1249 и R1282.

Семейство N6 включает автоматическую обработку эндопептидазы участвует в системе секреции белков типа III, в которой автопротеолиз необходим для опосредования секреции белков. Система секреции типа III секретирует белки непосредственно в клетки-хозяева с помощью инъекциомы, полой трубчатой ​​структуры, которая проникает в клетку-хозяин. Секретированные белки могут проходить через инъекционный в цитоплазму клетки-хозяина. Консервативный остаток активного сайта в аспарагиновых пептидных лиазах семейства N6 - это N263.

Интеин-содержащие белки

An интеин белок, содержащийся в другом белке, Extein. Паразитарная ДНК заражает ген интеина, который кодирует эндонуклеаза. Результирующий кДНК (комплементарная ДНК) кодирует экстеин вместе с интеином. Интеин содержит самоотщепляющийся домен, в который вложена эндонуклеаза. Интеиновый домен сам по себе выполняет два протеолитических расщепления. N-конец и C-конец и освобождает от extein, разделяя его на два фрагмента. Эти два фрагмента затем соединяются вместе, и extein остается полностью функциональным белком.

N-концевой остаток интеинового домена должен быть серин, треонин или же цистеин, и он атакует свою предыдущую пептидную связь с образованием сложного эфира или тиоэфира. Первый остаток второй части extein также должен быть серином, треонином или цистеином, и этот второй нуклеофил образует разветвленный посредник. С-концевой остаток домена интеина всегда представляет собой аспарагин, который циклизуется с образованием сукцинимида, расщепляя свою собственную пептидную связь и высвобождая интеин из экстеина. Наконец, во внешнем сложный эфир или же тиоэфир связь перестраивается с образованием нормальной пептидной связи.[15]

Существует три известных семейства интеин-содержащих белков (N9, N10 и N11), все они входят в клан PD, который содержит протеолитические ферменты различных каталитических типов. Третичная структура была решена для каталитической субъединицы протонной АТФазы V типа интеина (Saccharomyces cerevisiae), член семейства N9 и нескольких интеинов из семейства N10.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Rawlings, N.D .; Barrett, A.J .; Бейтман, А. (4 ноября 2011 г.). «Аспарагиновые пептидные лиазы: седьмой каталитический тип протеолитических ферментов». Журнал биологической химии. 286 (44): 38321–8. Дои:10.1074 / jbc.M111.260026. ЧВК  3207474. PMID  21832066.
  2. ^ а б c Tajima, N .; Kawai, F .; Park, S. Y .; Приручить, Дж. Р. (2010). «Новый интеин-подобный автопротеолитический механизм в белках-аутотранспортерах». Журнал молекулярной биологии. 402 (4): 645–56. Дои:10.1016 / j.jmb.2010.06.068. PMID  20615416.
  3. ^ а б c d Роулингс, Нил Д .; Барретт, Алан Дж .; Финн, Роберт (2016). "Двадцать лет МЕРОПЫ база данных протеолитических ферментов, их субстратов и ингибиторов ». Исследования нуклеиновых кислот. 44 (D1): D343 – D350. Дои:10.1093 / нар / gkv1118. ЧВК  4702814. PMID  26527717.
  4. ^ Даутин, Н., Барнард, Т. Дж., Андерсон, Д. Э. и Бернштейн, Х. Д. (2007) EMBO J. 26, 1942–1952
  5. ^ Дж. Марч, Advanced Organic Chemistry, 4-е изд., Wiley, New York, 1992.
  6. ^ Дехарт, М. П., и Андерсон, Б. Д. (2007) J. Pharm. Sci. 96, 2667-2685
  7. ^ Р. А. Росси, Р. Х. де Росси, Ароматическое замещение с помощью механизма SRN1, Серия монографий ACS № 178, Американское химическое общество, 1983
  8. ^ Роулингс, Нил Д .; Салвесен, Гай С. (2012). Справочник протеолитических ферментов, 3-е издание. ISBN  9780123822192.
  9. ^ Редди А., Шнеманн А. и Джонсон, эндопептидаза JENodavirus. В Справочнике по протеолитическим ферментам, 2 изд. (Barrett, AJ, Rawlings, ND & Woessner, JF eds), p.197-201, Elsevier, London (2004 )
  10. ^ Тейлор, Д.Дж. И Джонсон, Дж. Э. Сворачивание и сборка частиц нарушаются одноточечными мутациями возле сайта автокаталитического расщепления капсидного белка омега-вируса Nudaurelia capensis. Protein Sci (2005) 14, 401-408
  11. ^ «МЕРОПС - база данных пептидаз». merops.sanger.ac.uk. Получено 2016-10-22.
  12. ^ «МЕРОПС - база данных пептидаз». merops.sanger.ac.uk. Получено 2016-10-22.
  13. ^ «МЕРОПС - база данных пептидаз». merops.sanger.ac.uk. Получено 2016-10-22.
  14. ^ Wells TJ, Tree JJ, Ulett GC, Schembri MA. Белки-аутотранспортеры: новые мишени на поверхности бактериальных клеток. (2007) 274 (2), 163-72
  15. ^ Алан Дж. Барретт, Нил Д. Роулингс, Дж. Фред Весснер. Справочник по протеолитическим ферментам. Третье издание. (2013) (стр. 14-16)

дальнейшее чтение

  • Роулингс Н.Д., Барретт А.Дж., Бейтман А. Пептидные лиазы аспарагина: седьмой каталитический тип протеолитических ферментов. 2011 4 ноября; 286 (44): 38321-8.
  • Алан Дж. Барретт, Нил Д. Роулингс, Дж. Фред (2012). Справочник протеолитических ферментов. Третье издание. ISBN  9780123822208
  • Гояо Ву (2013) Аминокислоты: биохимия и питание. ISBN  9781439861899
  • Клаудиа Брикс, Вальтер Штёкер (21 января 2014 г.). Протеазы: структура и функции. ISBN  9783709108857
  • Цзинь Чжан, Сохум Мета, Карстен Шульц (2016). Оптические зонды в биологии. ISBN  9781466510128

внешняя ссылка

Библиотечные ресурсы о
Аспарагин пептид лиаза