Вокерови мотиви

Вокеровите А- и B-мотиви — белковински низни мотиви, кои имаат високо сочувана тридимензионална структура. Овие мотиви за првпат биле откриени од страна на британскиот хемичар Џон Е. Вокер и соработниците во 1982 година, во составот на ATP-врзувачки белковини.^[1]

Вокеровиот А-мотив, исто така познат како Вокерова петелка или P-петелка (фосфат-врзувачка петелка), е белковински (белковински) мотив кој врзува фосфатни јони. Овој мотив ја има следната низна шема: G-x(4)-GK-[TS], каде G, K, T и S се глицински, лизински, треонински и серински остатоци соодветно, а x означува било која аминокиселина. Тој е присутен во многу белковини кои врзуваат ATP или GTP; β фосфатот од нуклеотидната молекула е тој кој бива врзан. Лизинскиот (К) остаток, заедно со NH-групите од полипептидниот ’рбет, се од клучно значење за врзување на нуклеотидот.^[2] Вокеровиот А-мотив претставува петелка богата со глицински остатоци. Во белковинската структура пред него се наоѓа бета-нишка, а по него следи алфа-завојница; ова претставува карактеристична структура на α/β-домен со четири бета нишки во сендвич помеѓу два алфа-завојницаа од секоја страна. Фосфатните групи на нуклеотидот, исто така се координирани за двовалентен катјон, кој може да биде магнезиум, калциум или манган(II) катјон.^[3]

Освен сочуваниот лизински остаток, друга одлика на P-петелката, која исто така учествува во врзувањето на фосфатот, е збирното LRLR-гнездо.^[4] Гнездото се состои од четирите остатоци xxGK, чии атоми (само оние од полипептидниот ’рбет) формираат конкавност (вдлабнатина) со големина на фосфатен анјон, каде NH-групите се насочени кон внатре. Се покажало дека синтетскиот хексапептид SGAGKT^[5] може јако да врзе неоргански фосфат; бидејќи волку краток пептид не може да формира алфа-завојница, тоа сугерира дека гнездото, а не N-терминалот на завојницата, ја има главната функција за врзување на фосфатот.

Вокеровиот А-мотив е најдобро познат по своето присуство во мноштво на ATP и GTP-врзувачки белковини, а исто така се наоѓа во мноштво на белковини кои имаат фосфорилирани супстрати. Тука се вклучени: АТФ-синтазата (α и β-подединиците), миозинот, трансдуцинот, хеликазите, киназите, ААА белковините, G-белковините, RecA, белковински тирозински фосфатази (види подолу) и ензимите кои користат пиридоксал фосфат, на пр. цистеин синтазата.^[6][7][8]

По хидролиза на нуклеотидот, петелката не ја менува значително конформацијата на белковината, но останува врзана за останатите фосфатни групи. Било покажано дека Вокеровиот мотив предизвикува структурни промени кај врзаниот нуклеотид, според моделот на индуцирано вклопување.

PTP (од анг. Protein tyrosine phosphatases — белковински тирозински фосфатази) се ензими кои ја катализираат хидролизата на неоргански фосфат од фосфотирозинските остатоци (обратна реакција на тирозинската киназа). Тие содржат мотив кој се склопува во структура слична на P-петелката, но на местото на сочуваниот лизин има аргинин. Сочуваната низа на овој мотив е C-x(5)-R-[ST], каде C и R ги означуваат цистеинските и аргининските остатоци соодветно.^[9]

A-петелката (ароматичен аминокиселински остаток кој стапува во интеракција со аденинот од ATP) се однесува на сочуваните ароматични аминокиселински остатоци, кои се наоѓаат околу 25 аминокиселински остатоци пред (погоре од) Вокеровиот А-мотив. Таа се среќава само кај некои белковини кои поседуваат P-петелка и е битна за врзувањето на ATP-молекулата.^[10]

Вокеровиот B-мотив е мотив кој се среќава кај повеќето белковини кои поседуваат P-петелка и се наоѓа многу после (подолу од) А-петелката. Вокер et. al. нашле дека низата на овој мотив е [RK]-x(3)-G-x(3)-LhhhD, каде R, K, G, L и D се аргинински, лизински, глицински, леуцински и аспартатни остатоци соодветно, x означува било која од 20-те стандардни аминокиселини, а h означува хидрофобна аминокиселина.^[1] Во поново време, Хенсон и Вајтхарт (2005) објавиле дека низата е hhhhDE, каде E означува глутаматен остаток.^[2] Аспартатот и глутаматот, исто така, се дел од DEAD/DEAH-мотивите, кои се наоѓаат во хеликазите. Аспартатниот остаток координира магнезиумови јони, а глутаматот учествува во хидролизата на ATP.^[2] Постои значителна варијабилност во низата на овој мотив, каде неваријабилната особина е негативно наелектризиран остаток кој следи по низа од големи, хидрофобни аминокиселински остатоци.^[11]

1. ↑ ^{1,0 1,1} „Distantly related sequences in the alpha- and beta-subunits of ATP synthase, myosin, kinases and other ATP-requiring enzymes and a common nucleotide binding fold“. EMBO J. 1 (8): 945–51. 1982. PMC 553140. PMID 6329717.
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2} „AAA+ proteins: have engine, will work“. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 6 (7): 519–29. July 2005. doi:10.1038/nrm1684. PMID 16072036.
3. ↑ Bugreev, D. V.; Mazin, A. V. (2004). „Ca2+ activates human homologous recombination protein Rad51 by modulating its ATPase activity“. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101: 9988–9993. doi:10.1073/pnas.0402105101. PMC 454202.
4. ↑ Watson, JD; Milner-White EJ (2002). „A novel main-chain anion binding site in proteins: the nest. A particular combination of phi,psi values for successive residues gives rise to anion binding sites that occur commonly and are found at functionally important regions“. Journal of Molecular Biology. 315: 171–182. doi:10.1006/jmbi.2001.5227. PMID 11779237.
5. ↑ Bianchi, A; Giorgi C; Ruzza P; Toniolo C; Milner-White EJ (2012). „A synthetic peptide designed to resemble a proteinaceous P-loop nest is shown to bind inorganic phosphate“. Proteins. 80: 1418–1424. doi:10.1002/prot.24038. PMID 22275093.
6. ↑ Stryer, Lubert; Berg, Jeremy Mark; Tymoczko, John L. (2002). Biochemistry. San Francisco: W.H. Freeman. ISBN 0-7167-4684-0.
7. ↑ Ramakrishnan, C; Dani, VS; Ramasarma, T (October 2002). „A conformational analysis of Walker motif A [GXXXXGKT(S)] in nucleotide-binding and other proteins“. Protein Engineering. 15 (10): 783–798. doi:10.1093/protein/15.10.783. PMID 12468712. Посетено на 16 October 2013.
8. ↑ „The P-loop--a common motif in ATP- and GTP-binding proteins“. Trends Biochem. Sci. 15 (11): 430–4. November 1990. doi:10.1016/0968-0004(90)90281-f. PMID 2126155.
9. ↑ „Crystal structure of a human low molecular weight phosphotyrosyl phosphatase. Implications for substrate specificity“. J. Biol. Chem. 273 (34): 21714–20. August 1998. doi:10.1074/jbc.273.34.21714. PMID 9705307.
10. ↑ „The A-loop, a novel conserved aromatic acid subdomain upstream of the Walker A motif in ABC transporters, is critical for ATP binding“. FEBS Lett. 580 (4): 1049–55. February 2006. doi:10.1016/j.febslet.2005.12.051. PMID 16412422.
11. ↑ Koonin EV (June 1993). „A common set of conserved motifs in a vast variety of putative nucleic acid-dependent ATPases including MCM proteins involved in the initiation of eukaryotic DNA replication“. Nucleic Acids Res. 21 (11): 2541–7. doi:10.1093/nar/21.11.2541. PMC 309579. PMID 8332451.

• Prosite влез за Вокеров А мотив, PS00017 (англиски)
• Prosite влез за DEAD мотив PS51195 (англиски)