Los motivos Walker A y Walker B son motivos de secuencias proteicas que se sabe que tienen estructuras tridimensionales muy conservadas. Walker y sus colaboradores los informaron por primera vez en proteínas que se unen a ATP en 1982. [1]
De los dos motivos, el motivo A es el principal "bucle P" responsable de la unión del fosfato , mientras que el motivo B es una región corriente abajo mucho menos conservada. El bucle P es más conocido por su presencia en proteínas que se unen a ATP y GTP, y también se encuentra en una variedad de proteínas con sustratos fosforilados. Los linajes principales incluyen: [2] [3] [4] [5]
El motivo Walker A , también conocido como bucle de Walker , bucle P o bucle de unión a fosfato , es un motivo en proteínas que está asociado con la unión a fosfato . El motivo tiene el patrón Gx(4)-GK-[TS], donde G, K, T y S denotan residuos de glicina , lisina , treonina y serina respectivamente, y x denota cualquier aminoácido . Está presente en muchas proteínas que utilizan ATP o GTP ; es el fosfato β del nucleótido el que está unido. El residuo de lisina (K) en el motivo Walker A, junto con los átomos de NH de la cadena principal, son cruciales para la unión de nucleótidos . [6] Es un bucle rico en glicina precedido por una cadena beta y seguido por una hélice alfa ; estas características son típicamente parte de un dominio α/β con cuatro cadenas intercaladas entre dos hélices en cada lado. Los grupos fosfato del nucleótido también están coordinados a un catión divalente como un ion magnesio , calcio o manganeso (II). [7]
Aparte de la lisina conservada, una característica del bucle P utilizado en la unión del fosfato es un nido LRLR compuesto [8] que comprende los cuatro residuos xxGK, como se indicó anteriormente, cuyos átomos de la cadena principal forman una concavidad del tamaño de un fosfato con los grupos NH apuntando hacia adentro. Se ha demostrado [9] que el hexapéptido sintético SGAGKT se une fuertemente al fosfato inorgánico; dado que un péptido tan corto no forma una hélice alfa , esto sugiere que es el nido, en lugar de estar en el extremo N de una hélice, lo que constituye la principal característica de unión del fosfato.
Tras la hidrólisis del nucleótido, el bucle no cambia significativamente la conformación de la proteína , pero permanece unido a los grupos fosfato restantes. Se ha demostrado que la unión del motivo Walker A provoca cambios estructurales en el nucleótido unido, a lo largo de la línea del modelo de ajuste inducido de la unión enzimática . [ cita requerida ]
Las PTP ( proteínas tirosina fosfatasas ) que catalizan la hidrólisis de un fosfato inorgánico a partir de un residuo de fosfotirosina (la reacción inversa de una tirosina quinasa ) contienen un motivo que se pliega en una estructura similar a un bucle P con una arginina en el lugar de la lisina conservada. La secuencia conservada de este motivo es Cx(5)-R-[ST], donde C y R denotan residuos de cisteína y arginina respectivamente. [10]
También se ha dicho que las enzimas que utilizan fosfato de piridoxal (PLP), como la cisteína sintasa , se parecen a un bucle P. [ cita requerida ]
El bucle A ( residuo aromático que interactúa con el anillo de adenina del ATP) se refiere a aminoácidos aromáticos conservados , esenciales para la unión del ATP, que se encuentran en aproximadamente 25 aminoácidos aguas arriba del motivo Walker A en un subconjunto de proteínas del bucle P. [11]
El motivo Walker B es un motivo presente en la mayoría de las proteínas del bucle P situado bastante aguas abajo del motivo A. Se informó que la secuencia de consenso de este motivo era [RK]-x(3)-Gx(3)-LhhhD, donde R, K, G, L y D denotan residuos de arginina , lisina , glicina , leucina y ácido aspártico respectivamente, x representa cualquiera de los 20 aminoácidos estándar y h denota un aminoácido hidrófobo . [1] Este motivo se cambió a hhhhDE, donde E denota un residuo de glutamato . [6] El aspartato y el glutamato también forman parte de los motivos DEAD/DEAH que se encuentran en las helicasas . El residuo de aspartato coordina los iones de magnesio, y el glutamato es esencial para la hidrólisis de ATP . [6] Existe una variabilidad considerable en la secuencia de este motivo, y las únicas características invariables son un residuo con carga negativa que sigue a un tramo de aminoácidos voluminosos e hidrófobos. [12]
Existe una hipótesis de que el motivo de unión de fosfato de Walker A puede estar relacionado evolutivamente con el motivo de unión de fosfato del pliegue de Rossman debido a los principios compartidos en la ubicación del bucle de unión entre la primera cadena β y la hélice α en el pliegue sándwich αβα y el posicionamiento del aspartato funcionalmente importante en la punta de la segunda cadena β. [13]