단백질분해효소 PA군

PA clan of proteases
단백질분해효소 PA군
TEV protease beta-barrels.png
PA 클랜을 특징짓는 이중 β-배럴은 빨간색으로 강조 표시됩니다.(TEV 단백질분해효소, PDB: 1lvm)
식별자
기호.없음
빠맘 클랜CL0124
인터프로IPR009003
SCOP250494 / SCOPe / SUPFAM
막질319

PA 클랜(혼합 친핵성 단백질, 슈퍼 패밀리 A)은 구조적 호몰로지로 식별되는 공통 조상을 가진 단백질 분해효소 중 가장 큰 그룹이다.구성원은 키모트립신 유사 접힘 및 유사한 단백질 분해 메커니즘을 가지지만 10% 미만의 동일성을 가질 수 있다.씨족은 시스테인과 세린 프로테아제(다른 [1][2]친핵체)를 모두 포함하고 있다.PA 클랜 프로테아제는 식물,[3] 동물,[3] 곰팡이,[3] 유박테리아,[4] 고세균[5][6] 및 [2]바이러스에서 발견됩니다.

PA 클랜을 포함한 단백질 분해효소의 여러 패밀리에 의한 가수분해를 위한 촉매 삼합체의 일반적인 사용은 수렴 [7]진화의 한 예를 나타낸다.PA 클랜 내의 촉매 삼합체 차이 또한 [2]효소에서 활성 부위의 발산 진화의 한 예이다.

역사

1960년대에, 몇몇 단백질 분해 효소의 배열 유사성은 그것들이 진화적으로 [8]관련이 있다는 것을 보여주었다.이것들은 키모트립신 유사 세린 단백질[9] 분해효소(현재는 S1 계열로 불린다)로 그룹화 되었다.1970~80년대 X선 결정학으로 이들 단백질 분해효소 등의 구조가 해결되면서 Tobco Ech Virus 단백질 분해효소 등 몇몇 바이러스 단백질 분해효소들은 뚜렷한 배열 유사성이 없고 심지어 다른 [2][10][11]친핵성 물질에도 불구하고 구조적 호몰로지를 보였다.구조적 호몰로지에 기초하여 슈퍼 패밀리가 정의되었고 나중에 (MEROPS 분류 시스템에 의해) PA 클랜으로 명명되었다.더 많은 구조가 해결됨에 따라 PA 클랜 슈퍼패밀리에 더 많은 프로테아제 [12][13]패밀리가 추가되었다.

어원학

P는 혼합 친핵 단백질 분해 효소를 의미한다.A는 이러한 클랜이 최초로 식별되었음을 나타냅니다(PB,[1] PC, PD 및 PE 클랜도 존재합니다).

구조.

PA 슈퍼패밀리의 구조적 호몰로지.슈퍼패밀리를 특징짓는 이중 베타배럴은 빨간색으로 강조 표시됩니다.표시된 것은 PA 슈퍼패밀리 내의 여러 패밀리의 대표적인 구조입니다.일부 단백질은 부분적으로 수정된 구조를 보입니다.키모트립신(PDB: 1g6), 트롬빈(PDB: 1mkx), 담배에칭바이러스단백질가수분해효소(PDB: 1lvm), 칼리시비린(PDB: 1wqs), 나일바이러스단백질가수분해효소(PDB: 1f7), 엑시타졸린독소(PDB: 1tea: 1gx)
이상, PA단백질가수분해효소클랜(슈퍼패밀리) 250명의 배열 보존.아래는 C04 단백질분해효소 계열 70명의 배열 보존이다.화살표는 촉매 삼합체 잔류물을 나타냅니다.DALI에 의한 구조에 근거해 정렬
TEV단백질가수분해효소의 표면구조.키모트립신 유사 단백질 분해효소인 PA 계열의 바이러스 멤버에만 존재하는 C 말단 익스텐션은 (a) 파란색 (b) 2차 구조에 루프가 있는 표면 및 (c) TEV 단백질 분해효소 구조에 대한 b-인자 퍼티(와이어 영역은 더 큰 유연성을 나타낸다)로 나타난다.기질은 검은색이고 활성 부위는 빨간색입니다.C-말단 효소의 최종 15개의 아미노산(222-236)은 너무 유연하기 때문에 구조에서 보이지 않는다. (PDB: 1lvm, 1lvb)

10%의 배열 정체성을 유지함에도 불구하고 바이러스, 원핵생물 및 진핵생물에서 분리된 PA 클랜 구성원은 구조적 호몰로지를 보여주며 구조적 유사성(DALI [3]등)에 의해 정렬될 수 있다.

이중 β배럴

PA클랜단백질가수분해효소는 모두 2개의 β-배럴의 핵심 모티브를 산-히스티딘-핵소성 촉매삼합체 모티브에 의해 이루어지는 공유 촉매작용과 공유한다.배럴은 효소의 핵심 골격으로 이들을 고정시키는 소수성 잔류물과 함께 서로 수직으로 배열됩니다.3중 잔류물은 두 배럴 사이에 분할되어 촉매 작용이 그들의 [14]경계면에서 이루어지도록 한다.

바이러스단백질가수분해효소루프

이중 β-배럴 코어 외에도, 일부 바이러스 단백질 분해효소(TEV 단백질 분해효소 등)는 기질을 완전히 덮고 결합 터널을 만드는 뚜껑을 형성하는 길고 유연한 C-말단 루프를 가지고 있습니다.이 터널은 기질펩타이드(P6~P1')의 각 측쇄가 상보적인 부위(S6~S1')에 결합되어 효소와 [11]기질 사이의 큰 접촉면적에 의해 특이성이 부여되는 일련의 타이트한 결합 포켓을 포함한다.반대로, 트립신과 같이 이 루프가 없는 세포단백질가수분해효소는 더 넓은 특이성을 가지고 있다.

진화와 기능

참고 항목: 촉매 삼합체 » 세린 및 시스테인 가수분해효소 메커니즘 비교

촉매 활성

다른 핵친위체를 사용하기 위한 촉매 삼합체의 진화적 발산.키모트립신(Clan PA, 패밀리 S1)의 세린삼합체 및 TEV단백질가수분해효소(Clan PA, 패밀리 C3)의 시스테인삼합체.

구조적 호몰로지는 PA 클랜 구성원들이 같은 그룹의 공통 조상의 후손이라는 것을 보여준다.PA 클랜 단백질 분해효소는 2단계 친핵 촉매 작용을 [7]하는 촉매 삼합체를 사용하지만, 친핵체로 세린을 사용하는 반면 시스테인을 사용하는 [2]가족도 있다.따라서 슈퍼 패밀리는 진화 역사 동안 효소의 핵심 촉매 잔기가 다른 [15]패밀리로 전환되었기 때문에 발산 효소 진화의 극단적인 예이다.이들의 구조적 유사성 외에도, 유도 진화는 시스테인 단백질 분해 효소를 활성 세린 단백질 분해 [16]효소로 전환할 수 있는 것으로 나타났다.모든 세포 PA 클랜 단백질 분해효소는 세린 단백질 분해효소이지만, 바이러스 단백질 [7]분해효소에는 세린 및 시스테인 단백질 분해효소 계열이 모두 있다.대부분은 엔도펩티다아제이며, [17][18]예외적으로 S46 계열의 엑소펩티다아제이다.

생물학적 역할과 기질 특이성

PA 클랜 프로테아제들은 핵심 촉매기계에서 발산되는 것 외에도 기능적으로도 광범위한 진화를 보인다.PA클랜의 구성원은 진핵생물, 원핵생물 및 바이러스에서 발견될 수 있으며 광범위한 기능을 포함한다.포유동물에서 일부는 혈액 응고에 관여하기 때문에(예: 트립신), 높은 기질 특이성과 광범위한 기질 특이성을 지닌 소화(예: 트립신)를 가지고 있다.몇몇 뱀 독은 Pit viper hemotoxin과 같은 PA 클랜 단백질 분해효소이며 희생자의 혈액 응고를 방해합니다.또한 황색포도상구균과 같은 박테리아는 숙주의 조직을 소화하고 손상시키는 각질성 독소를 분비한다.많은 바이러스들은 그들의 게놈을 하나의 거대한 폴리단백질로 표현하고 이것을 기능 단위(예: 소아마비, 노로바이러스, TEV 단백질 분해효소)[19][20]로 나누기 위해 PA 클랜 단백질 분해효소를 사용합니다.

슈퍼패밀리에는 또한 여러 개의 유사 효소가 있으며, 여기서 촉매 삼극체 잔기는 돌연변이되어 결합 [21]단백질로 기능한다.예를 들어 헤파린결합단백질 아즈로시딘은 친핵체 대신 글리신, 히스티딘 [22]대신 세린을 가진다.

가족들

PA클랜(P=혼합핵인자의 효소) 내에서 패밀리는 촉매성 친핵인자(C=시스테인단백질가수분해효소, S=세린단백질가수분해효소)에 의해 지정된다.PA 클랜 전체에 대한 시퀀스 호몰로지가 없음에도 불구하고, PA 클랜 내의 개별 패밀리는 시퀀스 유사성에 의해 식별될 수 있다.

가족 예 알려진 구조?
C03 소아마비형 피코르나인3C(폴리오바이러스) 네.
C04 담배에칭바이러스단백질가수분해효소(에칭바이러스) 네.
C24 토끼출혈성질환바이러스3C양펩티드가수분해효소(토끼출혈성질환바이러스) 아니요.
C30 돼지 전염성 위장염 바이러스형 주펩티드가수분해효소(전염성 위장염 바이러스) 네.
C37 칼리시비린(사우스햄프턴바이러스) 네.
C62 질관련바이러스3C양펩티드가수분해효소(질관련바이러스) 아니요.
C74 페스티바이러스NS2펩티드가수분해효소(소바이러스설사바이러스1) 아니요.
C99 iflavirus 처리펩티드가수분해효소(Ectropis obliqua picorna 유사바이러스) 아니요.
C107 알파메소니바이러스3C양펩티드가수분해효소(카발리바이러스) 아니요.
S01 키모트립신A(Bos 황소자리) 네.
S03 토가비린(신드비스 바이러스) 네.
S06 IgA특이세린엔도펩티드가수분해효소(Neisseria gonorhoae) 네.
S07 플라비비비린(황열 바이러스) 아니요.
S29 간염C바이러스 네.
S30 포티바이러스 P1펩티드가수분해효소(플럼독스바이러스) 아니요.
S31 페스티바이러스NS3폴리단백질펩티드가수분해효소(소바이러스설사바이러스1) 아니요.
S32 말동맥바이러스세린펩티드가수분해효소(말동맥염바이러스) 네.
S39 소베모바이러스펩티드가수분해효소(두발모틀바이러스) 네.
S46 디펩티딜펩티드가수분해효소7(Porphyromonas gingivalis) 아니요.
S55 SpoIVB펩티드가수분해효소(세브틸리스 바실러스) 아니요.
S64 Ssy5펩티드가수분해효소(사카로미세스세레비시아에) 아니요.
S65 피코르나인양시스테인펩티드가수분해효소(브레다-1 토로바이러스) 아니요.
S75 흰뱀바이러스세린펩티드가수분해효소(흰뱀바이러스) 아니요.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크

  • MEROPS - 포괄적인 단백질 분해효소 데이터베이스
  • 슈퍼 패밀리 - 단백질 접힘 데이터베이스