La asparagina péptido liasa es uno de los siete grupos en los que las proteasas , también denominadas enzimas proteolíticas, peptidasas o proteinasas, se clasifican según su residuo catalítico. El mecanismo catalítico de las liasas de péptidos de asparagina implica un residuo de asparagina que actúa como nucleófilo para realizar una reacción de eliminación nucleófila, en lugar de hidrólisis , para catalizar la ruptura de un enlace peptídico . [1]
La existencia de este séptimo tipo catalítico de proteasas, en las que la escisión del enlace peptídico se produce por autoprocesamiento en lugar de por hidrólisis, se demostró con el descubrimiento de la estructura cristalina del precursor autodescindible del autotransportador Tsh de E. coli . [2]
Síntesis
Estas enzimas se sintetizan como precursores o propéptidos, que se escinden por una reacción autoproteolítica. [2]
La naturaleza autodescindible de las liasas de péptidos de asparagina contradice la definición general de enzima, dado que la actividad enzimática destruye la enzima. Sin embargo, el autoprocesamiento es la acción de una enzima proteolítica, a pesar de que la enzima no es recuperable de la reacción. [1]
Sitio activo y mecanismo catalítico
Toda la actividad proteolítica de las liasas del péptido asparagina es solo autoescisiones, luego no se produce ninguna actividad peptidasa adicional. [3]
El residuo principal del sitio activo es la asparagina y hay otros residuos implicados en el mecanismo catalítico , que son diferentes entre las diferentes familias de péptidos liasas de asparagina. [2] [4] [5]
El mecanismo de escisión consiste en la ciclación de la asparagina, asistida por otros residuos del sitio activo. En ciertas condiciones, la estructura cíclica de la asparagina ataca nucleofílicamente su enlace peptídico C-terminal a la cadena principal formando un nuevo enlace para crear una succinimida estable , escindiéndose de la cadena principal y en consecuencia liberando las dos mitades del producto. [6] [7]
Inhibición
No se conocen inhibidores . [3]
Clasificación
La base de datos de proteasas MEROPS incluye las siguientes diez familias de péptidos liasas de asparagina, que se incluyen en 6 clanes diferentes de proteasas. [3]
Las enzimas proteolíticas se clasifican en familias según la similitud de secuencia. Cada familia incluye enzimas proteolíticas con secuencias homólogas y tipo catalítico común. Los clanes son grupos de familias de enzimas proteolíticas con estructuras relacionadas, donde no se conserva el tipo catalítico.
Clan | Familia | ID de MEROPS | Peptidasas y homólogos | NC- IUBMB | ID de PDB |
N / A | N1 | N01.001 | proteína de la cubierta del nodavirus | 3.4.23.44 | 2BBV |
no asignado | liasas peptídicas no asignadas de la familia N1 | * | - | ||
N2 | N02.001 | proteína de la cubierta de tetravirus | * | 1OHF | |
homólogo no peptidasa | homólogos no liasa de la familia N2 | * | - | ||
no asignado | liasas peptídicas no asignadas de la familia N2 | * | - | ||
N8 | N08.001 | proteína de auto-escisión de tipo VP0 de la cápside de picornavirus | * | 1NCQ | |
homólogo no peptidasa | homólogos no liasa de la familia N8 | * | - | ||
no asignado | liasas peptídicas no asignadas de la familia N8 | * | - | ||
nótese bien | N6 | N06.001 | Proteína YscU ( Yersinia pseudotuberculosis ) | * | 2JLJ |
N06.002 | Proteína SpaS ( Salmonella sp.) | * | 3C01 ; 2VT1 | ||
N06.003 | Proteína EscU ( Escherichia coli ) | * | 3BZO | ||
N06.004 | Proteína HrcU ( Xanthomonas sp.) | * | - | ||
N06.A01 | Proteína FlhB ( Escherichia coli ) | * | - | ||
homólogo no peptidasa | homólogos no liasa de la familia N6 | * | - | ||
no asignado | liasas peptídicas no asignadas de la familia N6 | * | - | ||
CAROLINA DEL NORTE | N7 | N07.001 | proteína de la cubierta del reovirus tipo 1 | * | 1JMU |
N07.002 | proteína de la cubierta de acuareiro | * | - | ||
no asignado | liasas peptídicas no asignadas de la familia N7 | * | - | ||
DAKOTA DEL NORTE | N4 | N04.001 | Dominio autoescindible asociado a Tsh ( Escherichia coli ) y similares | * | 3AEH |
N04.002 | Dominio autotransportador de proteína gamma EspP ( tipo Escherichi ) | * | 2QOM | ||
homólogo no peptidasa | homólogos no liasa de la familia N4 | * | - | ||
no asignado | liasas peptídicas no asignadas de la familia N4 | * | - | ||
nordeste | N5 | N05.001 | proteína que se autoescinde del picobirnavirus | * | 2VF1 |
no asignado | liasas peptídicas no asignadas de la familia N5 | * | - | ||
PD | N9 | N09.001 | subunidad catalítica A de protón ATPasa de tipo V que contiene inteína | 3.6.3.14 | 1VDE |
homólogo no peptidasa | homólogos no liasa de la familia N9 | * | - | ||
no asignado | liasas peptídicas no asignadas de la familia N9 | * | - | ||
N10 | N10.001 | precursor de la subunidad A de ADN girasa que contiene inteína | * | - | |
N10.002 | precursor de helicasa de ADN replicativo que contiene inteína | * | 1MI8 | ||
N10.003 | precursor alfa de la subunidad alfa de la ADN polimerasa III que contiene inteína | 2.7.7.7 | 2KEQ | ||
N10.004 | precursor del factor de iniciación de la traducción que contiene inteína IF-2 | - | |||
N10.005 | precursor de DP2 de subunidad grande de ADN polimerasa II que contiene inteína Mername-AA281 | * | - | ||
N10.006 | precursor de DP2 de subunidad grande de ADN polimerasa II que contiene inteína Mername-AA282 | 2.7.7.7 | - | ||
N10.007 | precursor de la ADN polimerasa dependiente de ADN que contiene inteína | * | 2CW7 ; 2CW8 | ||
N10.008 | subunidad A de ADN girasa que contiene inteína ( Mycobacterium xenopi ) | * | 1AM2 ; 4OZ6 | ||
N10.009 | Mtu recA inteína ( Mycobacterium sp.) | * | 2EN9 | ||
homólogo no peptidasa | homólogos no liasa de la familia N10 | * | - | ||
no asignado | liasas peptídicas no asignadas de la familia N10 | * | - | ||
N11 | N11.001 | péptido liasa de cloroplasto dependiente de ATP que contiene inteína | * | - | |
homólogo no peptidasa | homólogos no liasa de la familia N11 | * | - | ||
no asignado | liasas peptídicas no asignadas de la familia N11 | * | - |
* Aún no incluido en las recomendaciones de IUBMB .
Distribución y tipos
Las diez familias diferentes de péptidos liasas de asparagina se distribuyen en tres tipos diferentes:
- Proteínas de la cubierta viral
- Proteínas autotransportadoras
- Proteínas que contienen inteína
Hay cinco familias de proteínas de la cubierta viral (N1, N2, N8, N7 y N5), dos familias de proteínas autotransportadoras (N6 y N4) y tres familias de proteínas que contienen inteína (N9, N10 y N11).
Proteínas de la cubierta viral
Hay cinco familias de proteínas de la cubierta viral en las que el procesamiento se produce en un residuo de asparagina. Estas cinco familias están incluidas en tres clanes: Clan NA (Familias N1, N2 y N8), clan NC (Familia N7) y clan NE (Familia N5). [8]
Familia N1: La escisión autolítica conocida está mediada por la endopeptidasa de nodavirus , desde el extremo C-terminal de la proteína de la cubierta y solo ocurre dentro del virión ensamblado . [9]
Familia N2: Incluye tetravirus endopeptidasas. La escisión autolítica conocida es del extremo C-terminal de la proteína de la cubierta. La escisión ocurre durante las últimas etapas del ensamblaje del virión. [10]
Familia N8: La escisión autolítica conocida se encuentra en la proteína de la cápside viral VP0 del poliovirus en VP2 y Vp4 en el provirion. [11]
Familia N7: La escisión autolítica conocida proviene del extremo N de la proteína de la cubierta. [12]
Familia N5: La escisión autolítica conocida proviene del extremo N de la proteína de la cubierta. [13]
Proteínas autotransportadoras
Las proteínas autotransportadoras son proteínas de la membrana externa o secretadas que se encuentran en una amplia variedad de bacterias Gram negativas . Estas proteínas contienen tres motivos estructurales: una secuencia señal, un dominio pasajero ubicado en el N-terminal y un dominio translocador o autotransportador ubicado en el C-terminal, formando una estructura de barril beta . Estas estructuras promueven el auto-transporte de proteínas. Las proteínas autotransportadoras suelen estar relacionadas con funciones de virulencia. Este hecho, su interacción con las células huésped y la amplia aparición de genes que codifican autotransportadores, abre la posibilidad de representar dianas terapéuticas para el diseño de vacunas contra patógenos gramnegativos. [14]
Dos de las familias en las que la base de datos MEROPS clasifica las liasas de péptidos de asparagina son proteínas autotransportadoras, familias N4 y N6. [3]
La familia N4 incluye factores de virulencia secretados, o autotransportadores, de enterobacterias. Su única actividad proteolítica es la liberación del factor de virulencia del precursor, lo que permite su secreción. Los residuos del sitio activo en la familia N4 de péptidos liasas de asparagina son N1100, Y1227, E1249 y R1282.
La familia N6 incluye endopeptidasas autoprocesadoras implicadas en el sistema de secreción de proteínas de tipo III, en las que la autoproteólisis es esencial para mediar en la secreción de proteínas. El sistema de secreción de tipo III secreta proteínas directamente en las células huésped mediante un inyectisoma, una estructura tubular hueca que penetra en la célula huésped. Las proteínas secretadas pueden pasar a través del inyectisoma al citoplasma de la célula huésped. El residuo del sitio activo conservado en las liasas de péptido asparagina de la familia N6 es N263.
Proteínas que contienen inteína
Una inteína es una proteína contenida en otra proteína, la exteína . El ADN parasitario infecta un gen de inteína, que codifica una endonucleasa . El ADNc resultante (ADN complementario) codifica la exteína junto con la inteína. La inteína contiene un dominio que se autoescinde, que tiene la endonucleasa anidada en su interior. El dominio de inteína realiza dos escisiones proteolíticas en su propio extremo N-terminal y C-terminal y se libera de la exteína, separándola en dos fragmentos. Estos dos fragmentos luego se empalman y la exteína permanece como una proteína completamente funcional.
El residuo N-terminal del dominio inteína debe ser una serina , treonina o cisteína , y ataca su enlace peptídico precedente para formar un éster o un tioéster. El primer residuo de la segunda porción de la exteína debe ser también una serina, treonina o cisteína, y este segundo nucleófilo forma un intermediario ramificado. El residuo C-terminal del dominio de inteína es siempre una asparagina, que se cicla para formar una succinimida, escindiendo su propio enlace peptídico y liberando la inteína de la exteína. Finalmente, en la exteína, el enlace éster o tioéster se reordena para formar un enlace peptídico normal. [15]
Hay tres familias conocidas de proteínas que contienen inteína (N9, N10 y N11) todas ellas incluidas en el clan PD, que contiene enzimas proteolíticas de diferentes tipos catalíticos. La estructura terciaria se ha resuelto para la subunidad catalítica del protón ATPasa tipo inteína V ( Saccharomyces cerevisiae ), un miembro de la familia N9 y para varias inteínas de la familia N10.
Ver también
- Asparagina
- Lyase
- Precursor de proteínas
- Proteólisis
- Sustitución nucleofílica
- Proteasa
- cisteína
- serina
- treonina
- aspártico
- glutámico
- metalo-
Referencias
- ^ a b Rawlings, ND; Barrett, AJ; Bateman, A. (4 de noviembre de 2011). "Liasas de péptidos de asparagina: un séptimo tipo catalítico de enzimas proteolíticas" . La Revista de Química Biológica . 286 (44): 38321–8. doi : 10.1074 / jbc.M111.260026 . PMC 3207474 . PMID 21832066 .
- ^ a b c Tajima, N .; Kawai, F .; Park, SY; Tame, JR (2010). "Un nuevo mecanismo autoproteolítico similar a la inteína en proteínas autotransportadoras". Revista de Biología Molecular . 402 (4): 645–56. doi : 10.1016 / j.jmb.2010.06.068 . PMID 20615416 .
- ^ a b c d Rawlings, Neil D .; Barrett, Alan J .; Finn, Robert (2016). "Veinte años de la base de datos MEROPS de enzimas proteolíticas, sus sustratos e inhibidores" . Investigación de ácidos nucleicos . 44 (D1): D343 – D350. doi : 10.1093 / nar / gkv1118 . PMC 4702814 . PMID 26527717 .
- ^ Dautin, N., Barnard, TJ, Anderson, DE y Bernstein, HD (2007) EMBO J. 26, 1942-1952
- ^ J. March, Advanced Organic Chemistry, 4a ed., Wiley, Nueva York, 1992
- ^ Dehart, MP y Anderson, BD (2007) J. Pharm. Sci. 96, 2667-2685
- ^ RA Rossi, RH de Rossi, Sustitución aromática por el mecanismo SRN1, ACS Monograph Series No. 178, American Chemical Society, 1983
- ^ Rawlings, Neil D .; Salvesen, Guy S. (2012). Manual de enzimas proteolíticas, 3ª edición . ISBN 9780123822192.
- ^ Reddy, A., Schneemann, A. y Johnson, Endopeptidasa de JE Nodavirus. En Handbook of Proteolytic Enzymes, 2 edn (Barrett, AJ, Rawlings, ND y Woessner, JF eds), p. 197-201, Elsevier, Londres (2004)
- ^ Taylor, DJ & Johnson, JE El plegamiento y el ensamblaje de partículas se interrumpen por mutaciones de un solo punto cerca del sitio de escisión autocatalítica de la proteína de la cápside del virus omega de Nudaurelia capensis. Protein Sci (2005) 14, 401-408
- ^ "MEROPS - la base de datos de peptidasas" . merops.sanger.ac.uk . Consultado el 22 de octubre de 2016 .
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- ^ Wells TJ, Tree JJ, Ulett GC, Schembri MA. Proteínas autotransportadoras: nuevos objetivos en la superficie de la célula bacteriana. (2007) 274 (2), 163-72
- ^ Alan J. Barrett, Neil D. Rawlings, J. Fred Woessner. Manual de enzimas proteolíticas. Tercera edicion. (2013) (págs.14-16)
Otras lecturas
- Rawlings ND, Barrett AJ, Bateman A. Péptido liasas de asparagina: un séptimo tipo catalítico de enzimas proteolíticas . 4 de noviembre de 2011; 286 (44): 38321-8.
- Alan J. Barrett, Neil D. Rawlings, J. Fred (2012). Manual de enzimas proteolíticas . Tercera edicion. ISBN 9780123822208
- Guoyao Wu (2013) Aminoácidos: bioquímica y nutrición . ISBN 9781439861899
- Klaudia Brix, Walter Stöcker (21 de enero de 2014). Proteasas: estructura y función . ISBN 9783709108857
- Jin Zhang, Sohum Mehta, Carsten Schultz (2016). Sondas ópticas en biología . ISBN 9781466510128
enlaces externos
- Sociedad Internacional de Proteólisis
- Interfaz gráfica de sitios de corte de proteasa
- Merops - la base de datos de peptidasas
- El mapa de proteólisis
- Base de datos de proteasas TopFIND que cubre los sitios de corte, sustratos y terminales de proteínas
- Lista de proteasas y sus especificidades (ver también [1] )
- Proteasas en los títulos de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE .