Un motivo de unión a ATP es una secuencia de 250 residuos dentro de la estructura primaria de una proteína de unión a ATP . El motivo de unión está asociado con la estructura y / o función de una proteína. [1] El ATP es una molécula de energía y puede ser una coenzima, involucrada en una serie de reacciones biológicas. El ATP es competente para interactuar con otras moléculas a través de un sitio de unión. El sitio de unión de ATP es el entorno en el que el ATP activa catalíticamente la enzima y, como resultado, se hidroliza a ADP. [2] La unión de ATP provoca un cambio conformacional en la enzima con la que interactúa. [3]
La similitud genética y funcional de tal motivo demuestra la microevolución : las proteínas han cooptado la misma secuencia de unión de otras enzimas en lugar de desarrollarlas de forma independiente. [4]
Los sitios de unión de ATP, que pueden ser representativos de un motivo de unión de ATP, están presentes en muchas proteínas que requieren un aporte de energía (de ATP), tales como transportadores de membrana activos , subunidades de microtúbulos , proteínas de flagelo y diversas enzimas hidrolíticas y proteolíticas . [5]
Secuencia primaria
Los motivos cortos que implican la unión de ATP son los motivos de Walker , Walker A, también conocido como P-loop, y Walker B, así como el motivo C y el motivo de cambio. [6]
Caminante un motivo
El sitio A de Walker tiene una secuencia de aminoácidos primaria de GxxGxGKS o GxxGxGKT . La carta x puede representar cualquier aminoácido. [7]
Motivo Walker B
La secuencia de aminoácidos primaria del sitio Walker B es hhhhD , en el que h representa cualquier aminoácido hidrófobo . [7]
Motivo C
El motivo C, también conocido como motivo de firma, motivo LSGGQ o péptido enlazador, tiene una secuencia de aminoácidos primaria de LSGGQQ / R / KQR . [8] [9]
Debido a la variedad de aminoácidos diferentes que se pueden usar en la secuencia primaria , tanto del sitio A como del B de Walker, los aminoácidos no variantes dentro de la secuencia están altamente conservados . Una mutación de cualquiera de estos aminoácidos afectará la unión del ATP o interferirá con la actividad catalítica de la enzima. [7] La secuencia de aminoácidos primaria determina la estructura tridimensional de cada motivo. [3]
Estructura
Todos los dominios de unión de ATP están formados por aproximadamente 250 residuos y dos subunidades, creando un dímero . Estos residuos se pliegan en seis hélices α y cinco hebras β. [7] [9]
Caminante un motivo
Estructuralmente, el motivo Walker A consta de una hélice α y siempre va seguido de un bucle rico en glicina. [7]
Motivo Walker B
El motivo Walker B es una cadena β . Los motivos de Walker están conectados entre sí mediante una secuencia de péptidos de aproximadamente 100 residuos. Estructuralmente, estos residuos de conexión se pliegan en un dominio de hélice α. [7]
Motivo C
Siguiendo directamente el motivo Walker B, está el motivo característico. [7]
Cambiar motivo
Se ha descubierto que el motivo de cambio se encuentra en el extremo de la cadena β4 en las proteínas de unión a ATP. [7]
Función
Cada motivo de unión de ATP tiene un papel diferente que desempeñar, ya sea que esté directamente involucrado con la unión de ATP o ayudando con la construcción del transportador del casete de unión de ATP (ABC) . [6] La molécula de ATP se une al punto de conexión de cada subunidad del dímero, lo que indica que el ATP está muy cerca de ambas subunidades durante la catálisis. Los dos motivos de unión con los que el ATP interactúa directamente son los residuos del motivo Walker A, ubicado en una de las subunidades, y los residuos del motivo de unión C, ubicado en la otra subunidad. El motivo de unión de Walker A tiene una cadena lateral de lisina , que es esencial para la unión de ATP. El residuo de lisina forma enlaces de hidrógeno con los átomos de oxígeno de dos grupos fosfato dentro del ATP, lo que crea proximidad y orientación del ATP en el sitio de unión. [9] [7]
Para que el motivo Walker A se una al ATP, la molécula de ATP debe estar en el sitio de unión. El motivo de la firma actúa como una señal para el motivo Walker A, lo que le permite al Walker A saber cuándo la molécula de ATP se ha unido al sitio de unión. El motivo de firma hace esto al permitir que sus residuos se extiendan desde la subunidad en la que están ubicados hacia la otra subunidad donde está el motivo de Walker A. Es necesario que el ATP se una a ambos dominios de unión de nucleótidos para completar la estructura catalíticamente activa. [9]
El motivo Walker B contiene el aminoácido glutamato dentro de la secuencia corta. El glutamato se puede utilizar para realizar un ataque nucleofílico sobre la molécula de ATP. [6]
En el motivo de unión del interruptor se encuentra un residuo de histidina . La función de la histidina es influir en la reacción catalíticamente al poner en contacto los residuos a través de la interfaz del dímero, incluido el motivo Walker A y el motivo Walker B. Es el residuo de histidina el que forma el acoplamiento estrecho entre la unión de la molécula de ATP y el dímero. [6] [9]
Después de la hidrólisis de ADP, debe ocurrir un cambio conformacional para separar el casete de unión de ATP. Esta separación es impulsada por una repulsión electrostática por el producto ADP que se une al motivo Walker A y el producto de fosfato inorgánico se une al motivo C. [10]
Referencias
- ^ Liu, Jinfeng; Rost, Burkhard (1 de febrero de 2003). "Dominios, motivos y agrupaciones en el universo proteico". Opinión actual en biología química . 7 (1): 5–11. doi : 10.1016 / s1367-5931 (02) 00003-0 . ISSN 1367-5931 . PMID 12547420 .
- ^ Chauhan, Jagat S .; Mishra, Nitish K .; Raghava, Gajendra PS (19 de diciembre de 2009). "Identificación de residuos de unión de ATP de una proteína a partir de su secuencia primaria" . BMC Bioinformática . 10 : 434. doi : 10.1186 / 1471-2105-10-434 . ISSN 1471-2105 . PMC 2803200 . PMID 20021687 .
- ^ a b G., Voet, Judith; W., Pratt, Charlotte. Fundamentos de la bioquímica: vida a nivel molecular . ISBN 9781118918432. OCLC 910538334 .
- ^ Chen, De-Hua; Chang, Andrew Ying-Fei; Liao, Ben-Yang; Yeang, Chen-Hsiang (25 de marzo de 2017). "Caracterización funcional de secuencias de motivos bajo selección purificadora" . Investigación de ácidos nucleicos . 41 (4): 2105–2120. doi : 10.1093 / nar / gks1456 . ISSN 0305-1048 . PMC 3575792 . PMID 23303791 .
- ^ Rees, Douglas C .; Johnson, Eric; Lewinson, Oded (25 de marzo de 2017). "Transportadores ABC: El poder de cambiar" . Nature Reviews Biología celular molecular . 10 (3): 218-227. doi : 10.1038 / nrm2646 . ISSN 1471-0072 . PMC 2830722 . PMID 19234479 .
- ^ a b c d Hollenstein, Kaspar; Dawson, Roger JP; Locher, Kaspar P. (1 de agosto de 2007). "Estructura y mecanismo de las proteínas transportadoras ABC". Opinión actual en biología estructural . 17 (4): 412–418. doi : 10.1016 / j.sbi.2007.07.003 . ISSN 0959-440X . PMID 17723295 .
- ^ a b c d e f g h yo Schneider, Erwin; Hunke, Sabine (1 de abril de 1998). "Sistemas de transporte de casete de unión a ATP (ABC): aspectos funcionales y estructurales de las subunidades / dominios de hidrolización de ATP" . Reseñas de Microbiología FEMS . 22 (1): 1–20. doi : 10.1111 / j.1574-6976.1998.tb00358.x . ISSN 0168-6445 . PMID 9640644 .
- ^ Kumar, Antresh; Shukla, Suneet; Mandal, Ajeet; Shukla, Sudhanshu; Ambudkar, Suresh V .; Prasad, Rajendra (7 de marzo de 2017). "Motivos de firma divergente de dominios de unión de nucleótidos del transportador de múltiples fármacos ABC, CaCdr1p de Candida albicans patógena, son funcionalmente asimétricos y no intercambiables" . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranas . 1798 (9): 1757-1766. doi : 10.1016 / j.bbamem.2010.05.017 . ISSN 0006-3002 . PMC 2917344 . PMID 20546701 .
- ^ a b c d e Davidson, Amy L .; Dassa, Elie; Orelle, Cedric; Chen, Jue (1 de junio de 2008). "Estructura, función y evolución de los sistemas de casete de unión de ATP bacteriano" . Revisiones de Microbiología y Biología Molecular . 72 (2): 317–364. doi : 10.1128 / MMBR.00031-07 . ISSN 1092-2172 . PMC 2415747 . PMID 18535149 .
- ^ Smith, Paul C .; Karpowich, Nathan; Millen, Linda; Moody, Jonathan E .; Rosen, Jane; Thomas, Philip J .; Hunt, John F. (25 de marzo de 2017). "La unión de ATP al dominio motor de un transportador ABC impulsa la formación de un dímero sándwich de nucleótidos" . Célula molecular . 10 (1): 139-149. doi : 10.1016 / S1097-2765 (02) 00576-2 . ISSN 1097-2765 . PMC 3516284 . PMID 12150914 .