Las proteínas AAA ( ATPasas A asociadas con diversas actividades celulares ) ( hablamos: ATPasas triple-A) son un gran grupo de familias de proteínas que comparten un módulo conservado común de aproximadamente 230 residuos de aminoácidos . Se trata de una familia de proteínas grande y funcionalmente diversa que pertenece a la superfamilia de proteínas AAA+ de NTPasas de bucle P en forma de anillo , que ejercen su actividad mediante la remodelación o translocación de macromoléculas dependiente de energía . [2] [3]
Las proteínas AAA combinan la energía química proporcionada por la hidrólisis del ATP con cambios conformacionales que se transducen en fuerza mecánica ejercida sobre un sustrato macromolecular . [4]
Las proteínas AAA son diversas desde el punto de vista funcional y organizativo y varían en actividad, estabilidad y mecanismo. [4] Los miembros de la familia AAA se encuentran en todos los organismos [5] y son esenciales para muchas funciones celulares. Están implicados en procesos como la replicación del ADN , la degradación de proteínas , la fusión de membranas , la separación de microtúbulos , la biogénesis de peroxisomas , la transducción de señales y la regulación de la expresión genética .
Las proteínas AAA contienen dos dominios, un dominio alfa/beta N-terminal que une e hidroliza nucleótidos (un pliegue de Rossmann ) y un dominio alfa-helicoidal C-terminal. [5] El dominio N-terminal tiene una longitud de 200 a 250 aminoácidos y contiene motivos Walker A y Walker B , [5] y se comparte con otras NTPasas de bucle P, la superfamilia que incluye la familia AAA. [6] La mayoría de las proteínas AAA tienen dominios adicionales que se utilizan para la oligomerización , la unión al sustrato y/o la regulación. Estos dominios pueden estar en el terminal N o C del módulo AAA.
Algunas clases de proteínas AAA tienen un dominio N-terminal no ATPasa seguido de uno o dos dominios AAA (D1 y D2). En algunas proteínas con dos dominios AAA, ambos están evolutivamente bien conservados (como en Cdc48/p97 ). En otros, el dominio D2 (como en Pex1p y Pex6p) o el dominio D1 (en Sec18p/NSF) están mejor conservados en la evolución.
Si bien la familia AAA clásica se basaba en motivos, la familia se ha ampliado utilizando información estructural y ahora se denomina familia AAA. [5]
Las proteínas AAA se dividen en siete clados básicos , según los elementos de la estructura secundaria incluidos dentro o cerca del pliegue central del AAA: cargador de abrazadera, iniciador, helicasa clásica, superfamilia III, HCLR, inserto H2 e inserto PS-II. [4]
Las ATPasas AAA se ensamblan en conjuntos oligoméricos (a menudo homohexámeros) que forman una estructura en forma de anillo con un poro central. Estas proteínas producen un motor molecular que acopla la unión de ATP y la hidrólisis con cambios en los estados conformacionales que pueden propagarse a través del conjunto para actuar sobre un sustrato objetivo, ya sea translocando o remodelando el sustrato. [7]
El poro central puede estar involucrado en el procesamiento del sustrato. En la configuración hexamérica, el sitio de unión de ATP está ubicado en la interfaz entre las subunidades. Tras la unión y la hidrólisis del ATP, las enzimas AAA experimentan cambios conformacionales en los dominios AAA y en los dominios N. Estos movimientos pueden transmitirse a la proteína sustrato.
Se propone que la hidrólisis de ATP por las ATPasas AAA implica un ataque nucleofílico al gamma-fosfato de ATP por una molécula de agua activada, lo que lleva al movimiento de los subdominios AAA N-terminal y C-terminal entre sí. Este movimiento permite el ejercicio de fuerza mecánica, amplificada por otros dominios ATPasa dentro de la misma estructura oligomérica. Los dominios adicionales de la proteína permiten la regulación o dirección de la fuerza hacia diferentes objetivos. [6]
Las proteínas AAA no se limitan a los eucariotas . Los procariotas tienen AAA que combinan chaperona con actividad proteolítica , por ejemplo en el complejo ClpAPS, que media la degradación y el reconocimiento de proteínas en E. coli . Se cree que el reconocimiento básico de proteínas por parte de los AAA se produce a través de dominios proteicos desplegados en la proteína sustrato. En HslU, un homólogo bacteriano ClpX/ClpY de la familia HSP100 de proteínas AAA, los subdominios N y C-terminales se mueven entre sí cuando los nucleótidos se unen e hidrolizan. Los dominios terminales son más distantes en el estado libre de nucleótidos y más cercanos en el estado unido a ADP. De este modo se afecta la apertura de la cavidad central.
Las proteínas AAA participan en la degradación de proteínas , la fusión de membranas , la replicación del ADN , la dinámica de los microtúbulos , el transporte intracelular, la activación transcripcional, el replegamiento de proteínas, el desmontaje de complejos proteicos y agregados de proteínas . [5] [8]
Las dineínas , una de las tres clases principales de proteínas motoras , son proteínas AAA que acoplan su actividad ATPasa al movimiento molecular a lo largo de los microtúbulos . [9]
La ATPasa Cdc48p/p97 de tipo AAA es quizás la proteína AAA mejor estudiada. Las proteínas secretoras mal plegadas se exportan desde el retículo endoplásmico (ER) y se degradan mediante la vía de degradación asociada al ER ( ERAD ). Las proteínas luminales y de membrana no funcionales se extraen del RE y se degradan en el citosol mediante los proteosomas. La retrotranslocación y extracción del sustrato está asistida por el complejo Cdc48p(Ufd1p/Npl4p) en el lado citosólico de la membrana. En el lado citosólico, el sustrato es ubiquitinado por las enzimas E2 y E3 basadas en ER antes de la degradación por el proteosoma 26S.
Los cuerpos multivesiculares son compartimentos endosómicos que clasifican las proteínas de membrana ubiquitinadas incorporándolas a vesículas. Este proceso implica la acción secuencial de tres complejos multiproteicos, ESCRT I a III ( ESCRT significa "complejos de clasificación endosómica necesarios para el transporte"). Vps4p es una ATPasa de tipo AAA implicada en esta vía de clasificación de MVB. Originalmente se había identificado como un mutante vps (clasificación de proteínas vacuolares) de "clase E" y posteriormente se demostró que cataliza la disociación de complejos ESCRT. Vps4p se ancla a través de Vps46p a la membrana endosómica. El ensamblaje de Vps4p está asistido por la proteína Vta1p conservada, que regula su estado de oligomerización y actividad ATPasa.
Las proteasas AAA utilizan la energía de la hidrólisis del ATP para trasladar una proteína dentro del proteosoma para su degradación.
AFG3L2 ; ATAD1; ATAD2; ATAD2B; ATAD3A; ATAD3B; ATAD3C; ATAD5; BCS1L ; CHTF18 ; CLBP; CLPP ; CLPX; higo; FIGNL1; FIGNL2; IQCA1; KATNA1 ; KATNAL1; KATNAL2; LONP1 ; LONP2; MDN1 ; NSF ; NVL ; ORC1 ; ORC4 ; PEX1 ; PEX6 ; PSMC1 ; PSMC2 (Nbla10058); PSMC3 ; PSMC4 ; PSMC5 ; PSMC6 ; RFC1 ; RFC2 ; RFC3 ; RFC4 ; RFC5 ; RUVBL1 ; RUVBL2 ; ESPAST ; SPATA5 (SPAF); SPATA5L1; AAP7 ; VIAJE13 ; PCV ; VPS4A ; VPS4B ; WRNIP1 ; YME1L1 (FTSH); [10]
TOR1A ; TOR1B; TOR2A ; TOR3A ; TOR4A; [11]
AK6 (CINAP); [12] CDC6 ;
AFG3L1P; [13]