Los dominios proteicos solenoides son un tipo de dominio proteico altamente modular . Consisten en una cadena de pliegues casi idénticos , a menudo llamados simplemente repeticiones en tándem . Son extremadamente comunes entre todos los tipos de proteínas, aunque se desconocen las cifras exactas. [1]
En las proteínas , una "repetición" es cualquier bloque de secuencia que vuelve más de una vez en la secuencia , ya sea en una forma idéntica o muy similar. La repetitividad en sí misma no indica nada sobre la estructura de la proteína. Como "regla general", las secuencias repetitivas cortas (por ejemplo, aquellas con una longitud inferior a 10 aminoácidos) pueden estar intrínsecamente desordenadas y no formar parte de ningún dominio proteico plegado . Las repeticiones que tienen al menos entre 30 y 40 aminoácidos de longitud tienen muchas más probabilidades de estar plegadas como parte de un dominio. Estas repeticiones largas son frecuentemente indicativas de la presencia de un dominio solenoide en la proteína.
Los ejemplos de secuencias repetitivas desordenadas incluyen las repeticiones de péptidos de 7 meros que se encuentran en la subunidad RPB1 de la ARN polimerasa II , [2] o los motivos lineales de unión a beta-catenina o axina en tándem en APC (poliposis adenomatosa coli). [3] Los ejemplos de repeticiones cortas que exhiben estructuras ordenadas incluyen la repetición de colágeno de tres residuos o la repetición de pentapéptido de cinco residuos que forma una estructura de hélice beta .
Debido a la forma idéntica de sus bloques de construcción, los dominios de solenoides solo pueden asumir un número limitado de formas. Son posibles dos topologías principales: lineal (o abierta, generalmente con cierto grado de curvatura helicoidal) y circular (o cerrada). [4]
Si las dos repeticiones terminales en un solenoide no interactúan físicamente, esto conduce a una estructura abierta o lineal. Los miembros de este grupo frecuentemente tienen forma de bastón o de media luna. El número de repeticiones individuales puede variar de 2 a más de 50. Una clara ventaja de esta topología es que tanto los extremos N como C-terminales son libres de agregar nuevas repeticiones y pliegues, o incluso eliminar los existentes durante la evolución sin ningún impacto importante en la estabilidad estructural de todo el dominio. [5] Este tipo de dominio es extremadamente común entre los segmentos extracelulares de receptores o moléculas de adhesión celular. Una lista no exhaustiva de ejemplos incluye: repeticiones de EGF , repeticiones de cadherina , repeticiones ricas en leucina , repeticiones de HEAT , repeticiones de anquirina , repeticiones de armadillo , repeticiones de tetratricopéptidos , etc. Siempre que una estructura de dominio de solenoide lineal participa en interacciones proteína-proteína, con frecuencia al menos 3 o más subunidades repetitivas forman los sitios de unión del ligando. Por lo tanto, si bien las repeticiones individuales pueden tener una capacidad (limitada) de plegarse por sí solas, generalmente no pueden realizar las funciones de todo el dominio por sí solas.
En el caso en que las repeticiones N- y C-terminales se encuentran en estrecho contacto físico en un dominio de solenoide, el resultado es una estructura cerrada topológicamente compacta. Dichos dominios suelen mostrar una alta simetría rotacional (a diferencia de los solenoides abiertos que solo tienen simetrías traslacionales) y asumen una forma similar a una rueda. Debido a las limitaciones de esta estructura, el número de repeticiones individuales no es arbitrario. En el caso de las repeticiones WD40 (quizás la familia más grande de solenoides cerrados), el número de repeticiones puede variar de 4 a 10 (más habitualmente entre 5 y 7). [6] Las repeticiones de Kelch , los barriles beta y las repeticiones beta-trébol son otros ejemplos de esta arquitectura. Los solenoides cerrados funcionan con frecuencia como módulos de interacción proteína-proteína: es posible que todas las repeticiones deban estar presentes para formar el sitio de unión del ligando si está ubicado en el centro o eje de la "rueda" del dominio.
Como es común en biología, hay varios casos límite entre las arquitecturas de solenoides y los dominios proteicos regulares. Las proteínas que contienen repeticiones en tándem de dominios ordinarios son muy comunes en eucariotas. Incluso si estos dominios son perfectamente capaces de plegarse por sí mismos, algunos de ellos podrían unirse y asumir una orientación rígidamente fija en la proteína completa. Estos módulos de supradominio pueden realizar funciones que sus constituyentes individuales son incapaces de realizar. [7] Un ejemplo famoso es el caso de los dominios BRCT en tándem, que se encuentran en la proteína supresora de tumores BRCA1 . [8] Si bien los dominios BRCT individuales se encuentran en ciertas proteínas (por ejemplo, algunas ligasas de ADN ) que se unen al ADN, estos dominios BRCT en tándem desarrollaron una función novedosa: la unión de motivos lineales fosforilados . [9] [10] En el caso de BRCA1 (y MDC1 ), el surco de unión del péptido se encuentra en una hendidura formada por la unión de los dos dominios. Esto explica elegantemente por qué los constituyentes individuales de este bloque de supradominios son incapaces de unirse a ligandos, mientras que su ensamblaje adecuado les otorga una función novedosa. Por lo tanto, los dominios BRCT en tándem también pueden considerarse como una forma de un dominio solenoide lineal único.