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Nido (motivo estructural proteico)

El Nido es un tipo de motivo estructural proteico . Es una pequeña característica recurrente de unión a anión tanto de proteínas como de péptidos . [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] Cada uno consta de los átomos de la cadena principal de tres residuos de aminoácidos consecutivos . Los grupos NH de la cadena principal unen los aniones, mientras que los átomos de la cadena lateral a menudo no participan. Los residuos de prolina carecen de grupos NH, por lo que son raros en los nidos. Aproximadamente uno de cada 12 residuos de aminoácidos en las proteínas, en promedio, pertenece a un nido.

Nido RL unido al oxígeno de un huevo. los carbonos son grises, los oxígenos son rojos y los nitrógenos son azules. Se omiten los átomos de hidrógeno. Los enlaces de hidrógeno son líneas de puntos grises.

conformaciones de nido

La conformación de un nido es tal que los grupos NH del primer y tercer residuo de aminoácido tienden a estar unidos por enlaces de hidrógeno a un átomo con carga negativa o parcialmente cargada negativamente, a menudo un átomo de oxígeno. El NH del segundo residuo también puede estar unido por un enlace de hidrógeno al mismo átomo, pero normalmente apunta algo alejado. Estos átomos de la cadena principal forman una concavidad llamada nido en la que encaja un átomo aniónico. Estos átomos aniónicos a veces se denominan huevos y puede haber más de un huevo unido a un nido. El agujero oxianión de las serina proteasas intestinales es un ejemplo funcional de nido. Otro ocurre en el fondo de una cavidad profunda en el péptido antibiótico vancomicina , que se une a un grupo carboxilato clave utilizado durante las etapas finales de la síntesis de la pared celular bacteriana , evitando así que las células bacterianas se multipliquen.

Los nidos se definen por la conformación de los átomos de la cadena principal, es decir, los ángulos diédricos phi y psi de los dos primeros aminoácidos del nido. Para un nido típico (RL) phi i =-90°; psii = 0°; fii +1 =80°; psi i+1 = 20°.

Los nidos varían en su grado de concavidad. Unos pocos tienen tan poco que se pierde la concavidad; Estos péptidos a menudo se unen a cationes a través de sus grupos CO de la cadena principal, en lugar de a aniones a través de sus grupos NH. El filtro de especificidad del canal de potasio [10] y el canal de agua de la acuaporina exhiben esta conformación más lineal en la que las proteínas emplean grupos carbonilo para transportar moléculas a través de las membranas. Esta conformación casi lineal es también la que se encuentra en una hebra de hoja alfa [11] [12] [13]

Nidos compuestos

Si dos nidos se superponen de manera que el residuo i+1 del primer nido es el residuo i del segundo nido, se forma un nido compuesto. Éste tiene cuatro grupos NH en lugar de tres. Si tres nidos se superponen de modo que los residuos i+1 e i+2 del primer nido sean el residuo i del segundo y tercer nido, se forma un nido compuesto más amplio con cinco grupos NH, y así sucesivamente. Los átomos de la cadena principal forman parte de un anillo incompleto con todos los grupos NH apuntando aproximadamente hacia el centro del anillo. Debido a que sus concavidades son a menudo más anchas que los nidos simples, las proteínas suelen emplear nidos compuestos para unir aniones multiátomos como los fosfatos , como en los motivos de bucle P o Walker , y en grupos de hierro y azufre . Se demostró que el péptido sintetizado Ser-Gly-Ala-Gly-Lys-Thr, diseñado como un péptido P-loop mínimo, se une fuertemente al fosfato inorgánico a pH neutro. [14]

tipos de nido

Los nidos simples son de dos tipos llamados RL y LR dependiendo del signo de los ángulos phi de los dos primeros residuos del nido. Los residuos R tienen valores de phi negativos (como en las hélices alfa derechas) y los residuos L tienen valores de phi positivos (como en las hélices alfa izquierdas ). El ochenta por ciento de los nidos son RL y el 20% son LR. Cuando dos nidos se superponen, pueden ser RLR o LRL. Cuando tres nidos se superponen, pueden ser RLRL o LRLR, y así sucesivamente.

Cada bucle de Schellman incorpora un nido RL en los últimos tres de sus seis residuos. El nido une los átomos de oxígeno del carbonilo que lo preceden en secuencia.

Varias proteínas de anticuerpos tienen nidos RLR dentro de los bucles en horquilla de sus CDR de cadena H ( regiones determinantes de complementariedad ) unidas a una cadena lateral de carboxilato. Estos han sido diseñados para dar lugar a anticuerpos monoclonales que contienen nidos específicos para proteínas con serinas y treoninas fosforiladas . [15]

La mayoría de los dominios PDZ tienen un nido RL al comienzo de la primera cadena beta, con la función de reconocer el grupo carboxilato en el extremo C del ligando peptídico o proteico del dominio. [dieciséis]

Referencias

  1. ^ Watson, JD; Milner-White (2002). "Un nuevo sitio de unión a aniones de la cadena principal en las proteínas: el nido. Una combinación particular de valores de phi, psi en residuos sucesivos da lugar a sitios de unión a aniones que ocurren comúnmente y se encuentran a menudo en regiones funcionalmente importantes". Revista de biología molecular . 315 (2): 171–182. doi :10.1006/jmbi.2001.5227. PMID  11779237.
  2. ^ Amigo, D; Suhnel (2002). "Nuevos principios de la estructura de las proteínas: nidos, huevos y ¿qué sigue?". Angew Chem Int Ed . 41 (24): 4663–4665. doi :10.1002/anie.200290009. PMID  12481319.
  3. ^ Milner-White, EJ; Nissink (2004). "Motivos recurrentes de unión a aniones de la cadena principal en polipéptidos cortos: nidos". Acta Crystallographica Sección D. D60 (11): 1935-1942. doi : 10.1107/s0907444904021390 . PMID  15502299.
  4. ^ Pajewski, R; Ferdani (2005). "Dependencia catiónica de la complejación de iones cloruro por moléculas receptoras de cadena abierta en solución de cloroformo". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 127 (51): 18281–18295. doi :10.1021/ja0558894. PMID  16366583.
  5. ^ Berkessel, A; Koch (2006). "Exoxidación asimétrica de enonas mediante péptidos unidos en fase sólida: evidencia adicional de la helicidad del catalizador y la actividad catalítica de hebras individuales". Biopolímeros . 84 (1): 90–96. doi :10.1002/bip.20413. PMID  16283656.
  6. ^ Milner-White, EJ; Russell (2006). "Predecir las conformaciones de proteínas y péptidos en la evolución temprana". Biología Directa . 3 : 3. doi : 10.1186/1745-6150-3-3 . PMC 2241844 . PMID  18226248. 
  7. ^ Watson, JD; Laskowski (2005). "ProFunc: un servidor para predecir la función de proteínas a partir de una estructura 3D". Investigación de ácidos nucleicos . 33 (servidor web): W89–W93. doi : 10.1093/nar/gki414. PMC 1160175 . PMID  15980588. 
  8. ^ Langton, MJ; Serpell CJ; Cerveza PD (2016). "Reconocimiento de aniones en agua: avances recientes desde una perspectiva supramolecular y macromolecular". Edición internacional Angewandte Chemie . 55 (6): 1974–1987. doi :10.1002/anie.201506589. PMC 4755225 . PMID  26612067. 
  9. ^ Cremer, P; Inundación AS; Gibb antes de Cristo; Mobley DL (2018). "Rutas colaborativas para aclarar las aguas turbias de la química supramolecular acuosa". Química de la Naturaleza . 10 (1): 8–16. doi :10.1038/nchem.2894. PMID  29256514. S2CID  205298633.
  10. ^ Watson, JD; Milner-White (2002). "Las conformaciones de cadenas polipeptídicas donde las partes de la cadena principal de residuos sucesivos son enantioméricas. Su aparición en regiones de proteínas de unión a cationes y aniones". Revista de biología molecular . 315 (15): 183-191. doi :10.1006/jmbi.2001.5228. PMID  11779238.
  11. ^ Milner-White, EJ; Watson (2006). "La formación de amiloide puede implicar la interconversión de láminas alfa a beta mediante el cambio del plano peptídico". Estructura . 14 (9): 1369-1376. doi : 10.1016/j.str.2006.06.016 . PMID  16962968.
  12. ^ Hayward, S; Milner-White (2008). "La geometría de la hoja α: implicaciones para su posible función como precursor de amiloide en proteínas". Proteínas . 71 (1): 415–425. doi :10.1002/prot.21717. PMID  17957773. S2CID  43848293.
  13. ^ Hayward, S; Milner-White (2011). "La simulación de la transición de la hoja β a α da como resultado una hoja retorcida para las hebras antiparalelas y un nanotubo α para las hebras paralelas: implicaciones para la formación de amiloide". Proteínas . 79 (11): 3193–3207. doi :10.1002/prot.23154. PMID  21989939. S2CID  8761012.
  14. ^ Bianchi, A; Giorgi A; Ruzza P; Toniolo C (2013). "Se ha demostrado que un hexapéptido sintético diseñado para parecerse a un nido proteico de bucle P se une al fosfato inorgánico". Proteínas . 80 (5): 1418-1424. doi :10.1002/prot.24038. PMID  22275093. S2CID  5401588.
  15. ^ Koerber, JT; Thomsen ND; Hannigan BT; DeGrado WF; Wells JA (2013). "Diseño inspirado en la naturaleza de estructuras de anticuerpos con motivos específicos". Biotecnología de la Naturaleza . 31 (10): 916–921. doi :10.1038/nbt.2672. PMC 3795957 . PMID  23955275. 
  16. ^ Lee, HJ; Zheng JJ (2010). "Dominios PDZ y sus socios vinculantes: especificidad y modificación de la estructura". Comunicación y Señalización Celular . 8 : 8. doi : 10.1186/1478-811x-8-8 . PMC 2891790 . PMID  20509869. 

enlaces externos

  1. ^ Líder, director de fotografía; Milner-White (2009). "Proteínas motivadas: una aplicación web para estudiar pequeños motivos proteicos tridimensionales". Bioinformática BMC . 10 (1): 60. doi : 10.1186/1471-2105-10-60 . PMC 2651126 . PMID  19210785. 
  2. ^ Golovin, A; Henrick (2008). "MSDmotif: exploración de sitios y motivos de proteínas". Bioinformática BMC . 9 (1): 312. doi : 10.1186/1471-2105-9-312 . PMC 2491636 . PMID  18637174.