Войти
| Идентификаторы | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Номер EC | 2.3.1.108 | ||||||||
| Номер CAS | 99889-90 -4 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Представление IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Запись BRENDA | ||||||||
| ExPASy | Представление NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Запись KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| PRIAM | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Онтология гена | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
В энзимологии, альфа-тубулин N-ацетилтрансфераза (EC 2.3.1.108 ) представляет собой фермент, который кодируется геном ATAT1.
Этот фермент принадлежит к семейству трансфераз, в частности тех ацилтрансфераз, переносящих группы, отличные от аминоацильных групп. систематическое название этого класса ферментов - ацетил-КоА: [альфа-тубулин] -L-лизин N6-ацетилтрансфераза . Другие широко используемые названия включают альфа-тубулин ацетилаза, αTAT, ATAT1, TAT, альфа-TAT, альфа-тубулин ацетилтрансфераза, тубулин N- ацетилтрансфераза, ацетил-КоА: альфа-тубулин-L-лизин N-ацетилтрансфераза и ацетил-КоА: [альфа-тубулин] -L-лизин 6-N-ацетилтрансфераза .
| Информация о белке | Значение |
|---|---|
| Молекулярная масса | 46810 Да |
| Размер (размер аминокислот) | 421 аминокислота |
| Кинетические показатели | Значение |
|---|---|
| Км для свободного альфа-тубулина | 2,0 мкМ |
| км для полимеризованного тубулина | 1,6 мкМ |
| км для ацетил-КоА | 2,2 мкМ |
| Kcat для ацетилирования полимеризованного тубулина | 2,2 ч |
| Kcat для ацетилирования свободного тубулина | 0,35 ч |
| Kcat ацетил-КоА | 1,47 ч |
Этот белок имеет длину 421 аминокислоту, среди которых мы должны выделить глутамин номер 58 (Gln или Q), который имеет решающее значение для каталитической активности.
ATAT1 имеет 8 α-спиралей, 10 β-тяжей и один виток. Однако только половина белка имеет определенную вторичную конформацию. Остальная часть этого белка неупорядочена по своей природе.
Вторичная структура ATAT1 
Представление кристаллической структуры комплекса αTAT1-ацетил-CoA человека ATAT1 это не модульный белок, потому что он имеет только один домен локализован от первой аминокислоты до ста девяноста.
Необходимо выделить две важные области ATAT1 (124-137 и 160-269), потому что именно здесь находятся точки соединения с ацетил-коА.
Недавние исследования, описывающие кристаллическую структуру ATAT1, предполагают, что остатки 196-236 человеческого ATAT1 (где расположены ацетилированные лизины K210 и K221) неупорядочены и не вносят значительного вклада в каталитическую активность. Напротив, ацетилированные остатки K56 и K146 находятся внутри каталитического домена (спирали α1 и α3 соответственно) и близки к сайту связывания ацетил-КоА, что позволяет предположить, что эти остатки могут действовать как промежуточное соединение для переноса ацетил-ацетила. группа. Однако необходимы дополнительные структурные данные о мутантах аутоацетилирования, чтобы полностью понять этот механизм и проверить возможность конформационных изменений, вызванных аутоацетилированием ATAT1.
ATAT1 содержит консервативный поверхностный карман, близкий к активный центр состоит в основном из гидрофобных и основных остатков, которые, вероятно, дополняют кислую петлю, содержащую α-тубулин K40. активный сайт белка содержит несколько консервативных остатков, которые потенциально могут функционировать в качестве общих оснований в реакции: глутамин 58 (Q58), цистеин (C120) и аспарагиновая кислота 157 (D157).
ATAT1 представляет 7 различных изоформ из-за альтернативного сплайсинга, процесса, который заключается в комбинации экзонов в конце транскрипции процесс. Следовательно, из одного гена может быть получено больше одной информационной РНК.
Различными изоформами являются:
Изоформа 1 первичной структурыИзоформа 1 известна как каноническая последовательность. Это означает, что изменения в других изоформах будут связаны с этой конкретной последовательностью аминокислот.
Изоформа 2 отличается от изоформы 1, поскольку последовательность аминокислот 1-12 отсутствует, а последовательность с 13-й по 36-ю аминокислоты заряжена следующим образом: MWLTWPFCFLTITLREEGVCHLES
Очень похожа на каноническую последовательность, единственное отличие состоит в том, что последовательность аминокислот в положениях 195-218 (RPPAPSLRATRHSRAAAVDPTPAA) замещена пролином (P).
Длина и масса изоформ ATAT1 Изоформа 4 отличается от канонической последовательности, поскольку последовательность аминокислот 323-333 из канонической цепи (RGTPPGLVAQS) была заменена другой последовательностью (SSLPRSEESRY). Кроме того, отсутствует последовательность аминокислот 334-421.
В этом случае изоформа 5 отличается от канонической последовательности, поскольку последовательность аминокислот 324-421 была удалена.
Изоформа 6, вероятно, является изоформой, которая больше всего отличается от канонической последовательности. Последовательность аминокислот 195-218 (RPPAPSLRATRHSRAAAVDPTPAA) заменена пролином (P), как и в изоформе 3; последовательность 323-333 (RGTPPGLVAQS) заменена на (SSLPRSEESRY), а последовательность аминокислот 334-421 отсутствует, как и в изоформе 4.
Разница между изоформой 7 и канонической последовательностью заключается в что последовательность аминокислот в положениях 195-218 (RPPAPSLRATRHSRAAAVDPTPAA) была изменена пролином (P), а также отсутствует последовательность 334-421.
Реакция ацетилирования лизина K40 в альфа-тубулин, катализируемый ATAT1. Ацетильная группа ацетил-КоА переносится в лизин. Микротрубочки представляют собой высокодинамичные трубчатые полимеры, собранные из протофиламентов димеров α / β- тубулина, и необходимы для внутриклеточного транспорт, архитектурная организация, деление клеток, клеточный морфогенез и производство сил в эукариотических клетках. Существует постоянная модуляция баланса между динамическими короткоживущими и стабильными долгоживущими субпопуляциями микротрубочек в клетке.
Хотя микротрубочки обычно функционируют как динамические полимеры, для некоторых специфических функций они требуют большей стабильности. Ацетилирование используется в клетке в качестве маркера этих стабильных микротрубочек.
ATAT1 специфически ацетилирует «Lys-40» в альфа-тубулин на люменальной стороне микротрубочек. Это единственная известная посттрансляционная модификация просвета микротрубочек, но до сих пор неизвестно, каким образом фермент достигает просвета.
Двумя субстратами для этого фермента являются ацетил-КоА и α- тубулин-L-лизин.
Несмотря на его сходство с другими ацетилирующими ферментами, он катализирует исключительно реакцию ацетилирования тубулина.
Этот катализ происходит, когда молекула ацетил-КоА, присоединенная к ферменту, передает свою ацетильную группу лизину.
Это реакция, катализируемая ATAT1:
Ацетил-КоА + [альфа-тубулин] -L-лизин 
В нескольких экспериментах был сделан вывод, что ацетилирование более эффективно в субстратах микротрубочек, чем в свободных димерах альфа / бета-тубулина. Это связано с тем, что как только ATAT1 оказывается в просвете микротрубочек, он свободно диффундирует и имеет высокую эффективную концентрацию субстрата.
ATAT1 имеет играет важную роль в формировании гиппокампа, поскольку было обнаружено, что у мышей, лишенных ATAT1, наблюдается недостаточное ацетилирование тубулина и выпуклость в зубчатой извилине.
Было показано, что ацетилирование тубулина с помощью ATAT1 усиливается при воздействии на клетки УФ-излучения, а также при воздействии химических веществ, таких как H 2O2или NaCl.
Ацетилирование тубулина является одним из сигнальные пути для активности Na и K-АТФазы.
Ацетилирование тубулина также участвует в регуляции аутофагии. Это необходимо для слияния аутофагосом с лизосомами. Когда есть недостаток питательных веществ, для активации аутофагии требуется гиперацетилирование тубулина, вызванное голоданием. Этот способ активируется, когда клетка находится в состоянии стресса.
α-тубулин является мишенью для комплекса элонгатора и в регуляции его ацетилирование лежит в основе созревания проекционных нейронов коры.
Ацетилирование микротрубочек необходимо для нормальной функции жгутиков сперматозоидов. Подавление ATAT1 у мышей вызывает снижение подвижности сперматозоидов и мужское бесплодие.
Стабильные микротрубочки участвуют в процессах миграции клеток. Эти микротрубочки нуждаются в ацетилировании. Таким образом, фермент ATAT1 важен для миграции клеток.
ATAT1 очень важен для развития эмбриона у рыбок данио. Некоторые авторы считают, что он также может иметь решающее значение для развития эмбрионов у млекопитающих.
ATAT 1 играет важную роль в формировании ресничек. Фактически изучается, что цилиогенез может влиять на развитие маневренности у homo sapiens. Кроме того, альфа-тубулин N-ацетилтрансфераза также важна для обеспечения нормальной кинетической функции первичной сборки ресничек.
В 2010 году было обнаружено существование α-тубулин N-ацетилтрансферазы не только у Tetrahymena и Caenorhabditis elegans, но также и в млекопитающих. Кроме того, две исследовательские группы получили мышей с нокаутом ATAT1- , что вызвало у мышей отсутствие ацетилирования во многих тканях. Однако его внутриклеточное распределение все еще оставалось неясным.
Чтобы обнаружить внутриклеточное расположение α-тубулин N-ацетилтрансферазы и некоторых ее функций, был использован метод микроскопии, называемый иммуногистохимия, который позволяет дифференцировать различные молекулы в клетке с помощью антитела и его реакции со специфическим антигеном (в данном случае использовалось антитело, называемое антителом против ATAT1).
В этом исследовании ATAT1 наблюдался во многих тканях, и ученые обнаружили и смогли предположить некоторые из его функций. Это последнее исследование позволило выявить внутриклеточное распределение ATAT1 в реснитчатых клетках некоторых тканей.
Известно, что ATAT1 расположен в:
Он преимущественно расположен в апикальной области эпителиальных клеток, но его функция до сих пор остается загадкой.
Иммунопозитивный сигнал, вызванный антителом против ATAT1, наблюдался в эпителиальных клетках собирательного канала мозгового вещества.
α-тубулин N-ацетилтрансфераза в основном находится в фоторецепторных клетках. Более того, ATAT1, как полагают, связан не только с соединительными ресничками и аксонемами внешнего сегмента (OS), но также и со всем внутренним сегментом (IS) и всем внешним сегментом (OS). Следовательно, это может сыграть важную роль в внутрицирдиальном транспорте сигнальных белков во время светочувствительной передачи сигналов в фоторецепторных клетках.
В семеннике антитело наблюдали в сперматоцитах и сперматидах, но не в сперматозоидах. В сперматоцитах также было замечено, что ATAT1 расположен вокруг аппарата Гольджи, что указывает на то, что этот белок может играть важную роль в сперматогенезе.
Хотя функция ATAT1 до сих пор неясна, он также был обнаружен в других тканях, таких как третий желудочек мозга, но его специфическая функция неизвестно. Однако считается, что он играет важную роль в развитии нейронов.
Альфа-тубулин-N-ацетилтрансфераза располагается в нескольких частях клетки, например, в цитоскелете, цитоплазме или ямке, покрытой клатрином в мембране. Это тесно связано с одной из его основных функций, а именно с катализом ацетилирования микротрубочек.
ATAT1 может иметь тенденцию подвергаться процессу, известному как мутагенез, согласно которому генетическая мутация производится. Это может происходить спонтанно или, с другой стороны, под действием мутагенов. Можно классифицировать различные результаты мутагенеза в зависимости от того, какая из 421 аминокислоты была изменена.
Если глутамин (Q), занимающий 58-ю позицию в последовательности аминокислот, заменить аланином (A), будет произведена потеря активности ацетилтрансферазы. Следствием мутации, при которой изолейцин (I) на 64-м месте заменен на аланин (A), является сильное снижение активности ацетилтрансферазы.
Более того, существует серия мутаций, которые вызывают снижение активности белка. Это:
В некоторых случаях это снижение активности даже сильнее, например, в следующих мутациях:
Существуют некоторые мутации, которые приводят к увеличению активности, например:
В некоторых случаях мутация гена может вызвать снижение ацетилирования микротрубочек. Как, например:
Тем не менее, не всегда мутация, вызванная заменой одной аминокислоты другой, оказывает особое влияние на активность белка. Есть несколько примеров, в которых мутация не вызывает значительного изменения каталитического эффекта белка. Это:
ATAT1 претерпевает посттрансляционные модификации, которые представляют собой изменения в белке после того, как он был транслирован рибосомами. Аминокислоты, на которые обычно влияют эти модификации, находятся в положениях 46, 146, 233, 244, 272, 276, 315. Основным эффектом этих модификаций является усиление ацетилирования тубулина.
Нокаут-исследования мышей ферментов показали новые возможные биологические функции. Следовательно, они показали и некоторые сопутствующие заболевания.
Например, аномальные уровни ацетилирования тесно связаны с неврологическими расстройствами, раком, сердечными заболеваниями и другими заболеваниями.
Для некоторых из этих заболеваний возможным решением является увеличение фермента ATAT1. Другим нужен ингибитор этого фермента для достижения правильного уровня ацетилирования.
Патологически ацетилирование тубулина может быть связано с несколькими неврологическими расстройствами, такими как:
Однако все еще исследуются, вызваны ли эти нарушения напрямую аномальным уровнем ацетилирования, осуществляемого ATAT1.
Тем не менее, кажется, что единственное ассоциированное заболевание, которое может быть вызвано снижением ацетилирования, вызванным ATAT1, - это повреждение аксона
Повышение уровня тубулина ацетилирование с помощью ATAT1 может играть важную роль в:
Было также незначительно продемонстрировано, что усиление ацетилирования, осуществляемое α-тубулин-N-ацетилтрансферазой, может облегчить проникновение вируса в клетку.
