AAA 단백질

AAA proteins
다른 용도는 AAA(동음이의)를 참조한다.
다양한 셀룰러 활동과 관련된 ATPAS
PDB 1nsf EBI.jpg
N-ethyl malalimide 민감 인자의 구조.[1]
식별자
기호아
PfamPF00004
Pfam 씨CL0023
인터프로IPR003959
프로사이트PDOC00572
SCOP21nsf / SCOPe / SUPFAM
CDDcd00009
멤브라노메74

다양한 세포 활동과 연관된 AAA 단백질 또는 ATPases는 약 230개의 아미노산 잔류물의 공통 보존 모듈을 공유하는 단백질 제품군이다.이것은 고리 모양의 P-루프 NTPases의 AAA+ 단백질 슈퍼패밀리에 속하는 크고 기능적으로 다양한 단백질 계열로, 고분자의 에너지 의존적 리모델링이나 변환을 통해 활동성을 발휘한다.[2][3]

AAA 단백질은 고분자 기질에 작용하는 기계적 힘으로 변환되는 정합성 변화에 ATP 가수분해에 의해 제공되는 화학적 에너지를 결합한다.[4]

AAA 단백질은 기능적으로나 조직적으로 다양하며 활동, 안정성, 메커니즘이 다양하다.[4]AAA 계열의 구성원들은 모든 유기체에서[5] 발견되며 그것들은 많은 세포 기능에 필수적이다.그들은 DNA 복제, 단백질 분해, 막 융합, 미세관절 절단, 과산화지질 생물 생성, 신호 전달, 유전자 발현 조절 등의 과정에 관여한다.

구조

AAA 도메인은 두 개의 하위 도메인, 즉 뉴클레오티드를 결합하고 가수 분해하는 N단자 알파/베타 도메인(로스만 접이식)과 C단자 알파-헬리컬 도메인을 포함한다.[5]N단자 영역은 200-250개의 아미노산 길이로 워커 A와 워커 B 모티브를 포함하고 있으며,[5] AAA 계열을 포함하는 슈퍼 패밀리인 다른 P-루프 NTPases와 공통적으로 공유된다.[6]대부분의 AAA 단백질은 과점화, 기질 결합 및/또는 규제에 사용되는 추가 영역을 가지고 있다.이러한 도메인은 AAA 모듈에 N- 또는 C-단자일 수 있다.

분류

AAA 단백질의 일부 등급은 하나 또는 두 개의 AAA 도메인(D1 및 D2)이 뒤따르는 N-단자 비 ATPase 도메인을 가진다.두 개의 AAA 도메인을 가진 일부 단백질에서는 둘 다 진화적으로 잘 보존되어 있다(Cdc48/p97).다른 분야에서는 D2 도메인(Pex1p 및 Pex6p)이나 D1 도메인(Sec18p/NSF)이 진화에 더 잘 보존된다.

고전적인 AAA 가문은 모티브를 기반으로 하였으나, 구조적인 정보를 이용하여 가문을 확장하여 AAA 가문으로 불리고 있다.[5]

진화관계

AAA 단백질은 핵심 AAA 접이식 내부 또는 근처에 포함된 이차 구조 요소인 클램프 로더, 이니시에이터, 클래식, 슈퍼 패밀리 III 헬리코아제, HCLR, H2-삽입, PS-II 삽입에 기초하여 7개의 기본 쇄도로 나뉜다.[4]

2차 구조

AAA ATPases는 중심 모공을 가진 고리 모양의 구조를 형성하는 과두 조립체(흔히 호모-헥사머)로 모인다.이 단백질들은 ATP 결합과 가수분해를 결합하여 기질을 변환하거나 개조하는 표적 기질에 작용하기 위해 조립을 통해 전파될 수 있는 순응 상태의 변화에 결합하는 분자 모터를 생산한다.[7]

중심 공극은 기질 처리에 관여할 수 있다.16진수 구성에서 ATP 바인딩 부위는 서브유닛 사이의 인터페이스에 위치한다.ATP 결합 및 가수 분해 시, AAA 효소는 N-도메인뿐만 아니라 AAA-도메인에서도 순응적 변화를 겪는다.이러한 움직임은 기질 단백질로 전달될 수 있다.

분자 메커니즘

AAA ATPases에 의한 ATP 가수 분해는 활성 물 분자에 의한 ATP 감마인산염에 대한 핵포질 공격을 수반하는 것으로 제안되어 서로 상대적인 N-단자 및 C-단자 AAA 하위 도메인의 이동으로 이어진다.이 운동은 동일한 과점 구조 내의 다른 ATPase 영역에 의해 증폭되는 기계적 힘의 발휘를 허용한다.단백질의 추가 영역은 다른 목표를 향한 힘의 방향이나 조절을 허용한다.[6]

원핵 AAA

AAA 단백질은 진핵생물에 제한되지 않는다.원핵생물에는 AAA가 있는데, AAA는 예를 들어 대장균에서 단백질 분해와 인식을 매개하는 ClPAPS 복합체에서와 같이 보호자 활성을 결합한다.AAA에 의한 단백질의 기본적인 인식은 기질단백질에서 펼쳐지는 단백질 영역을 통해 일어나는 것으로 생각된다.HslU에서, AAA 단백질의 HSP100 계열의 박테리아 ClpX/ClpY 호몰로게이션에서는 뉴클레오티드가 결합되고 가수 분해될 때 N-와 C-단자 하위 도메인이 서로를 향해 이동한다.단자 영역은 뉴클레오티드가 없는 상태에서 가장 멀고 ADP 결합 상태에서 가장 가깝다.따라서 중심 공동의 개방이 영향을 받는다.

기능들

AAA 단백질은 단백질 분해, 막 융접, DNA 복제, 미세관 역학, 세포 내 이동, 전사 활성화, 단백질 분해, 단백질 골재 분해에 관여한다.[5][8]

분자 운동

3대 운동단백질 중 하나인 다이네인은 그들의 ATPase 활성과 미세 관을 따라 분자 운동을 결합하는 AAA 단백질이다.[9]

AAA형 ATPase Cdc48p/p97은 아마도 가장 잘 연구된 AAA 단백질일 것이다.잘못 접힌 분비물 단백질은 소포체 망막(ER)에서 내보내지고 ER 관련 분해 경로(ERAD)에 의해 분해된다.비기능성 막과 발진 단백질은 ER에서 추출되어 프로테아솜에 의해 세포솔에서 분해된다.기질 역트랜스위치 및 추출은 막의 세포질 쪽에 있는 Cdc48p(Ufd1p/Npl4p) 복합체의 도움을 받는다.세포질 측면에서 기질은 26S 프로테아솜에 의해 분해되기 전에 ER 기반 E2와 E3 효소에 의해 보편화된다.

다발성 몸체를 대상으로 지정

다발체는 편재된 막 단백질을 음낭에 통합하여 분류하는 내막구획이다.이 프로세스에는 세 가지 다단백질 복합체(ESCRT I ~ III)의 순차적 작용이 수반된다.Vps4p는 이 MVB 정렬 경로에 관련된 AAA형 ATPase이다.원래는 "등급 E" vps(vacuolar 단백질 분류) 돌연변이로 확인되었고, 이후 ESCRT 단지의 분리를 촉진하는 것으로 나타났다.Vps4p는 Vps46p를 통해 내막으로 고정된다.Vps4p 어셈블리는 그것의 과점 상태와 ATPase 활동을 조절하는 보존된 Vta1p 단백질의 도움을 받는다.

기타 함수

AAA 프로테아제는 분해된 ATP 가수분해로부터 얻은 에너지를 프로테아솜 내부의 단백질을 분해하기 위해 사용한다.

이 영역을 포함하는 인간 단백질

AAA ATPase 제품군(HGNC)

참고 항목: HUGO Gene Nomenclature Committee(HGNC)

AFG3L2; ATAD1; ATAD2; ATAD2B; ATAD3A; ATAD3B; ATAD3C; ATAD5; BCS1L; CHTF18; CLBP; CLPP; CLPX; FIGN; FIGNL1; FIGNL2; IQCA1; KATNA1; KATNAL1; KATNAL2; LONP1; LONP2; MDN1; NSF; NVL; ORC1; ORC4; PEX1; PEX6; PSMC1; PSMC2 (Nbla10058); PSMC3; PSMC4; PSMC5; PSMC6; RFC1; RFC2; RFC3; RFC4; RFC5; RUVBL1; RUVBL2; SPAST; SPATA5 (SPAF); SPATA5L1; SPG7; TRIP13; VCP; VPS4A; VPS4B; WRNIP1; YME1L1 (FTSH);[10]

토르신스

TOR1A, TOR1B, TOR2A, TOR3A, TOR4A,[11]

기타

AK6(CINAP),[12] CDC6;

유사생식

AFG3L1P;[13]

추가 읽기

  • Snider J, Houry WA (February 2008). "AAA proteins: diversity in function, similarity in structure". Biochem. Soc. Trans. 36 (Pt 1): 72–7. doi:10.1042/BST0360072. PMID 18208389. S2CID 13407283.
  • White SR, Lauring B (December 2007). "AAA ATPases: achieving diversity of function with conserved machinery". Traffic. 8 (12): 1657–67. doi:10.1111/j.1600-0854.2007.00642.x. PMID 17897320. S2CID 29221806.

참조

  1. ^ Yu RC, Hanson PI, Jahn R, Brünger AT (September 1998). "Structure of the ATP-dependent oligomerization domain of N-ethylmaleimide sensitive factor complexed with ATP". Nat. Struct. Biol. 5 (9): 803–11. doi:10.1038/1843. PMID 9731775. S2CID 13261575.
  2. ^ Koonin EV, Aravind L, Leipe DD, Iyer LM (2004). "Evolutionary history and higher order classification of AAA ATPases". J. Struct. Biol. 146 (1–2): 11–31. doi:10.1016/j.jsb.2003.10.010. PMID 15037234.
  3. ^ Lupas AN, Frickey T (2004). "Phylogenetic analysis of AAA proteins". J. Struct. Biol. 146 (1–2): 2–10. doi:10.1016/j.jsb.2003.11.020. PMID 15037233.
  4. ^ a b c Erzberger JP, Berger JM (2006). "Evolutionary relationships and structural mechanisms of AAA proteins". Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 35: 93–114. doi:10.1146/annurev.biophys.35.040405.101933. PMID 16689629.
  5. ^ a b c d e Hanson PI, Whiteheart SW (July 2005). "AAA proteins: have engine, will work". Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 6 (7): 519–29. doi:10.1038/nrm1684. PMID 16072036. S2CID 27830342.
  6. ^ a b Snider J, Thibault G, Houry WA (2008). "The AAA superfamily of functionally diverse proteins". Genome Biol. 9 (4): 216. doi:10.1186/gb-2008-9-4-216. PMC 2643927. PMID 18466635.
  7. ^ Smith DM, Benaroudj N, Goldberg A (2006). "Proteasomes and their associated ATPases: A destructive combination". J. Struct. Biol. 156 (1): 72–83. doi:10.1016/j.jsb.2006.04.012. PMID 16919475.
  8. ^ Tucker PA, Sallai L (December 2007). "The AAA superfamily--a myriad of motions". Curr. Opin. Struct. Biol. 17 (6): 641–52. doi:10.1016/j.sbi.2007.09.012. PMID 18023171.
  9. ^ Carter AP, Vale RD (February 2010). "Communication between the AAA ring and microtubule-binding domain of dynein". Biochem Cell Biol. 88 (1): 15–21. doi:10.1139/o09-127. PMC 2894566. PMID 20130675.
  10. ^ "Gene group: AAA ATPases (ATAD)". HUGO Gene Nomenclature Committee.
  11. ^ "Gene group: Torsins (TOR)". HUGO Gene Nomenclature Committee.
  12. ^ "Symbol report for AK6". HUGO Gene Nomenclature Committee.
  13. ^ "Symbol report for AFG3L1P". HUGO Gene Nomenclature Committee.