Los dominios proteicos solenoides son un tipo altamente modular de dominio proteico . 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 regresa más de una vez en la secuencia , ya sea en una forma idéntica o muy similar. La repetitividad no indica en sí misma 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 30 a 40 aminoácidos de longitud tienen muchas más probabilidades de plegarse como parte de un dominio. Estas repeticiones largas son frecuentemente indicativas de la presencia de un dominio solenoide en la proteína.
Ejemplos de secuencias repetitivas desordenadas incluyen las repeticiones peptídicas de 7 unidades que se encuentran en la subunidad RPB1 de la ARN polimerasa II , [2] o los motivos lineales de unión de beta-catenina o axina en tándem en APC (poliposis coli adenomatosa). [3] 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 componentes básicos, los dominios de solenoides sólo pueden adoptar un número limitado de formas. Son posibles dos topologías principales: lineal (o abierta, generalmente con algún grado de curvatura helicoidal) y circular (o cerrada). [4]
Si las dos repeticiones terminales en un solenoide no interactúan físicamente, se produce una estructura abierta o lineal. Los miembros de este grupo suelen tener forma de varilla o de media luna. El número de repeticiones individuales puede oscilar entre 2 y más de 50. Una clara ventaja de esta topología es que tanto los extremos N como C son libres de agregar nuevas repeticiones y pliegues, o incluso eliminar los existentes durante la evolución sin ningún impacto importante. sobre la estabilidad estructural de todo el dominio. [5] Este tipo de dominio es extremadamente común entre 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 Tres 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, normalmente no pueden realizar por sí solas las funciones de todo el dominio.
En el caso de que las repeticiones de los terminales N y C se encuentren en estrecho contacto físico en un dominio de solenoide, el resultado es una estructura cerrada topológicamente compacta. Estos 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 oscilar entre 4 y 10 (más habitualmente entre 5 y 7). [6] Las repeticiones de Kelch , los barriles beta y las repeticiones de trébol beta 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, existen varios casos límite entre las arquitecturas de solenoides y los dominios de proteínas 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 solos, algunos de ellos podrían unirse y asumir una orientación rígidamente fija en la proteína completa. Estos módulos de supradominio pueden realizar funciones que sus componentes 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] Mientras que los dominios BRCT individuales se encuentran en ciertas proteínas (por ejemplo, algunas ADN ligasas ) que se unen al ADN, estos dominios BRCT en tándem desarrollaron una nueva función: 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 componentes individuales de este bloque de supradominio son incapaces de unirse al ligando, mientras que su ensamblaje adecuado les confiere una función novedosa. Por lo tanto, los dominios BRCT en tándem también pueden considerarse como una forma de un dominio de solenoide lineal único.