Un motivo de unión de ATP es una secuencia de 250 residuos dentro de la estructura primaria de una proteína de unión de ATP . El motivo de unión está asociado con la estructura y/o función de una proteína. [1] El ATP es una molécula de energía y puede ser una coenzima que participa en varias reacciones biológicas. El ATP es capaz de interactuar con otras moléculas a través de un sitio de unión. El sitio de unión del ATP es el entorno en el que el ATP activa catalíticamente la enzima y, como resultado, se hidroliza a ADP. [2] La unión del ATP provoca un cambio conformacional en la enzima con la que está interactuando. [3]
La similitud genética y funcional de dicho motivo demuestra microevolución : las proteínas han adoptado la misma secuencia de unión de otras enzimas en lugar de desarrollarlas independientemente. [4]
Los sitios de unión de ATP, que pueden ser representativos de un motivo de unión de ATP, están presentes en muchas proteínas que requieren un aporte de energía (de ATP), como sitios como transportadores de membrana activos , subunidades de microtúbulos , proteínas de flagelo y varias enzimas hidrolíticas y proteolíticas . [5]
Los motivos cortos que implican la unión de ATP son los motivos Walker , Walker A, también conocido como bucle P, y Walker B, así como el motivo C y el motivo de interruptor. [6]
El sitio Walker A tiene una secuencia de aminoácidos primaria de GxxGxGKS o GxxGxGKT . La letra x puede representar cualquier aminoácido. [7]
La secuencia primaria de aminoácidos del sitio Walker B es hhhhD , donde h representa cualquier aminoácido hidrofóbico . [7]
El motivo C, también conocido como motivo característico, motivo LSGGQ o péptido de enlace, tiene una secuencia de aminoácidos primaria de LSGGQQ/R/KQR . [8] [9]
Debido a la variedad de aminoácidos diferentes que se pueden utilizar en la secuencia primaria , tanto del sitio Walker A como del B, los aminoácidos no variantes dentro de la secuencia están altamente conservados . Una mutación de cualquiera de estos aminoácidos afectará el ATP de unión o interferirá con la actividad catalítica de la enzima. [7] La secuencia primaria de aminoácidos determina la estructura tridimensional de cada motivo. [3]
Todos los dominios de unión de ATP están compuestos por aproximadamente 250 residuos y dos subunidades, lo que crea un dímero . Estos residuos se pliegan en seis hélices α y cinco cadenas β. [7] [9]
Estructuralmente, el motivo Walker A consiste en una hélice α y siempre está seguido por un bucle rico en glicina. [7]
El motivo Walker B es una cadena β . Los motivos Walker están conectados entre sí por una secuencia peptídica de aproximadamente 100 residuos. Estructuralmente, estos residuos de conexión se pliegan en un dominio α-helicoidal. [7]
Inmediatamente después del motivo Walker B, se encuentra el motivo característico. [7]
Se ha descubierto que el motivo de cambio se encuentra al final de la cadena β4 en las proteínas que se unen a ATP. [7]
Cada motivo de unión de ATP tiene un papel diferente que desempeñar, ya sea que esté directamente involucrado en la unión de ATP o que ayude a la construcción del transportador de casete de unión de ATP (ABC) . [6] La molécula de ATP se une al punto de conexión de cada subunidad del dímero, lo que indica que el ATP está muy cerca de ambas subunidades durante la catálisis. Los dos motivos de unión con los que el ATP interactúa directamente son los residuos del motivo Walker A, ubicado en una de las subunidades, y los residuos del motivo de unión C, ubicado en la otra subunidad. El motivo de unión Walker A tiene una cadena lateral de lisina , que es esencial para la unión de ATP. El residuo de lisina forma enlaces de hidrógeno con los átomos de oxígeno de dos grupos fosfato dentro del ATP, creando así proximidad y orientación del ATP en el sitio de unión. [9] [7]
Para que el motivo Walker A se una al ATP, la molécula de ATP debe estar en el sitio de unión. El motivo característico actúa como una señal para el motivo Walker A, permitiéndole saber cuándo la molécula de ATP se ha unido al sitio de unión. El motivo característico hace esto al permitir que sus residuos se extiendan desde la subunidad en la que se encuentran hasta la otra subunidad donde se encuentra el motivo Walker A. Es necesario que el ATP se una a ambos dominios de unión de nucleótidos para completar la estructura catalíticamente activa. [9]
El motivo Walker B contiene el aminoácido glutamato dentro de la secuencia corta. El glutamato puede utilizarse para realizar un ataque nucleofílico a la molécula de ATP. [6]
En el motivo de unión del interruptor se encuentra un residuo de histidina . La función de la histidina es influir en la reacción catalíticamente al poner en contacto los residuos a través de la interfaz del dímero, incluidos el motivo Walker A y el motivo Walker B. Es el residuo de histidina el que forma el acoplamiento estrecho entre la unión de la molécula de ATP y el dímero. [6] [9]
Después de la hidrólisis del ADP, debe producirse un cambio conformacional para separar el casete de unión del ATP. Esta separación es impulsada por una repulsión electrostática por el producto de ADP que está unido al motivo Walker A y el producto de fosfato inorgánico está unido al motivo C. [10]
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