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Hélice beta

En biología estructural, una hélice beta ( β-propeller ) es un tipo de arquitectura de proteína íntegramente β que se caracteriza por entre 4 y 8 láminas beta con forma de cuchilla altamente simétricas dispuestas de forma toroidal alrededor de un eje central. Juntas, las láminas beta forman un sitio activo con forma de embudo.

Estructura

Cada lámina beta tiene típicamente cuatro hebras β antiparalelas dispuestas en el motivo beta-zigzag. [2] Las hebras están retorcidas de modo que la primera y la cuarta hebra son casi perpendiculares entre sí. [3] Hay cinco clases de hélices beta, cada disposición es una estructura altamente simétrica con 4-8 láminas beta, todas las cuales generalmente forman un túnel central que produce ejes pseudosimétricos. [2]

Si bien el sitio activo oficial de la proteína para la unión del ligando se forma en un extremo del túnel central mediante bucles entre las hebras beta individuales, las interacciones proteína-proteína pueden ocurrir en múltiples áreas alrededor del dominio. Dependiendo del empaquetamiento y la inclinación de las láminas beta y las hebras beta, la hélice beta puede tener un bolsillo central en lugar de un túnel. [4]

La estructura de la hélice beta se estabiliza principalmente a través de interacciones hidrofóbicas de las láminas beta, mientras que la estabilidad adicional puede provenir de enlaces de hidrógeno formados entre las láminas beta de los extremos C y N-terminales. En efecto, esto cierra el círculo que puede ocurrir incluso con más fuerza en proteínas de 4 hojas a través de un enlace disulfuro. [2] Se ha demostrado que las chaperonas Hsp70 y CCT se unen secuencialmente a las hélices beta nacientes a medida que emergen del ribosoma. Estas chaperonas evitan que se formen interacciones entre hojas no nativas hasta que se sintetice toda la hélice beta. [5] Muchas hélices beta dependen de CCT para su expresión. [6] [7] [8] En al menos un caso, se ha demostrado que los iones aumentan la estabilidad al unirse profundamente en el túnel central de la hélice beta. [4]

Murzin propuso un modelo geométrico para describir los principios estructurales de la hélice beta. [9] Según este modelo, la hélice de siete palas era la disposición más favorecida en términos geométricos.

A pesar de su naturaleza altamente conservada, las beta-hélices son bien conocidas por su plasticidad. Además de tener una variedad de láminas beta permitidas por dominio, también pueden acomodar otros dominios en sus láminas beta. Además, hay proteínas que han mostrado variación en el número de hebras beta por lámina beta. En lugar de tener las típicas cuatro hebras beta en una lámina, la proteína inhibidora de betalactamasa II solo tiene tres hebras beta por lámina, mientras que la fitasa de Bacillus subtilis tiene cinco hebras beta por lámina beta. [2]

Función

Debido a su estructura y plasticidad, las interacciones proteína-proteína pueden formarse con las caras superior, inferior, del canal central y laterales de la hélice beta. [4] La función de la hélice puede variar en función del número de palas. Las hélices beta de cuatro palas funcionan principalmente como proteínas de transporte y, debido a su estructura, tienen una conformación favorable para la unión del sustrato. [4] A diferencia de las hélices beta más grandes, las hélices beta de cuatro palas normalmente no pueden realizar la catálisis por sí mismas, sino que actúan para ayudar en la catálisis realizando las funciones antes mencionadas. Las hélices de cinco palas pueden actuar como transferasas , hidrolasas y proteínas de unión al azúcar. [4] Las hélices de seis y siete palas realizan una variedad mucho más amplia de funciones en comparación con las hélices de cuatro y cinco palas. Estas funciones pueden incluir actuar como proteínas de unión a ligandos, hidrolasas, liasas , isomerasas , proteínas de señalización, proteínas estructurales y oxidorreductasas . [4]

Las variaciones en las hélices beta más grandes (de cinco a ocho hojas) pueden permitir funciones aún más específicas. Este es el caso de la región C-terminal de GyrA, que expresa una superficie con carga positiva ideal para la unión al ADN. Dos hélices alfa que salen de la hélice beta de seis hojas de la paraoxonasa sérica pueden proporcionar una región hidrofóbica ideal para anclar las membranas. La proteína 1 que se une al daño del ADN tiene tres hélices beta, en las que la conexión entre dos de las hélices se inserta en la tercera hélice, lo que potencialmente permite su función única. [4]

Importancia clínica

Ejemplos

Dominios

Entre los dominios repetidos que se sabe que se pliegan en una hélice beta se encuentran WD40 , YWTD , Kelch , YVTN, RIVW (PD40) y muchos más. Sus secuencias tienden a agruparse, lo que sugiere un vínculo evolutivo estrecho. También están relacionados con muchos dominios que contienen beta. [19]

Referencias

  1. ^ Sprague ER, Redd MJ, Johnson AD, Wolberger C (junio de 2000). "Estructura del dominio C-terminal de Tup1, un correpresor de la transcripción en levadura". The EMBO Journal . 19 (12): 3016–27. doi :10.1093/emboj/19.12.3016. PMC  203344 . PMID  10856245.
  2. ^ abcdefg «Beta-propellers: funciones asociadas y su papel en enfermedades humanas». ResearchGate . Consultado el 17 de noviembre de 2018 .
  3. ^ Kuriyan, Konforti, Wemmer, John, Boyana, David (2013). Las moléculas de la vida: principios físicos y químicos . Nueva York: Garland Science. pp. 163–164. ISBN 9780815341888.{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  4. ^ abcdefg Chen CK, Chan NL, Wang AH (octubre de 2011). "Las múltiples hojas de las proteínas β-propeller: conservadas pero versátiles". Tendencias en ciencias bioquímicas . 36 (10): 553–61. doi :10.1016/j.tibs.2011.07.004. PMID  21924917.
  5. ^ Stein KC, Kriel A, Frydman J (julio de 2019). "La topología del dominio polipeptídico naciente y la tasa de elongación dirigen la jerarquía cotraduccional de Hsp70 y TRiC/CCT". Molecular Cell . 75 (6): 1117–1130.e5. doi :10.1016/j.molcel.2019.06.036. PMC 6953483 . PMID  31400849. 
  6. ^ Plimpton RL, Cuéllar J, Lai CW, Aoba T, Makaju A, Franklin S, et al. (febrero de 2015). "Las estructuras de los complejos Gβ-CCT y PhLP1-Gβ-CCT revelan un mecanismo para el plegamiento de la subunidad β de la proteína G y el ensamblaje del dímero Gβγ". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 112 (8): 2413–8. Bibcode :2015PNAS..112.2413P. doi : 10.1073/pnas.1419595112 . PMC 4345582 . PMID  25675501. 
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  8. ^ Ludlam, WG; Aoba, T; Cuéllar, J; Bueno-Carrasco, MT; Makaju, A; Moody, JD; Franklin, S; Valpuesta, JM; Willardson, BM (1 de noviembre de 2019). "Arquitectura molecular del subcomplejo de la proteína 2-7-9 del síndrome de Bardet-Biedl". Revista de química biológica . 294 (44): 16385–16399. doi : 10.1074/jbc.RA119.010150 . hdl : 10261/240872 . PMC 6827290 . PMID  31530639. 
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Lectura adicional

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