Войти
Рис. 1. Классическим примером спиральной спирали является лейциновая молния GCN4 (код доступа PDB 1zik), которая представляет собой параллельный левосторонний гомодимер. Однако существует много других типов спиральной спирали. A спиральная спираль - это структурный мотив в белках, в котором 2–7 альфа-спиралей скручены вместе, как нити веревки (наиболее распространенными типами являются димеры и тримеры ). Многие белки типа спиральной спирали участвуют в важных биологических функциях, таких как регуляция экспрессии гена, например факторы транскрипции. Яркими примерами являются онкопротеины c-Fos и c-jun, а также мышечный белок тропомиозин.
Возможность использования спиральных катушек для α - кератин изначально был несколько спорным. Линус Полинг и Фрэнсис Крик независимо друг от друга пришли к выводу, что это было возможно примерно в одно и то же время. Летом 1952 года Полинг посетил лабораторию в Англии, где работал Крик. Полинг и Крик встречались и говорили на разные темы; в какой-то момент Крик спросил, рассматривал ли Полинг «спиральные катушки» (Крик придумал этот термин), на что Полинг ответил, что так и есть. Вернувшись в Соединенные Штаты, Полинг возобновил исследования по этой теме. Он пришел к выводу, что спиральные спирали существуют, и в октябре отправил длинную рукопись в журнал Nature. Сын Полинга Питер Полинг работал в той же лаборатории, что и Крик, и рассказал ему об этом отчете. Крик считал, что Полинг украл его идею, и отправил более короткую заметку в Nature через несколько дней после получения рукописи Полинга. В конце концов, после некоторых споров и частых переписок, лаборатория Крика заявила, что идея была независимо достигнута обоими исследователями и что никакого интеллектуального воровства не произошло. В своей заметке (которая была опубликована первой из-за ее меньшей длины) Крик предложил спиральную катушку, а также математические методы определения ее структуры. Примечательно, что это произошло вскоре после того, как структура альфа-спирали была предложена в 1951 году Линусом Полингом и сотрудниками. Эти исследования были опубликованы из-за отсутствия информации о последовательности кератина. Первые последовательности кератина были определены Ханукоглу и Фуксом в 1982 году.
На основе анализа предсказания последовательности и вторичной структуры идентифицированы домены кератинов в виде спиральной спирали. Эти модели были подтверждены структурным анализом доменов кератинов в форме спиральной спирали.
Спиральные спирали обычно содержат повторяющийся образец, hxxhcxc, из гидрофобных (h) и заряженных (c) аминокислотных остатков, обозначаемых как гептадный повтор. Положения в гептадном повторе обычно обозначаются abcdefg, где a и d представляют собой гидрофобные положения, часто занимаемые изолейцином, лейцином или валином. Сворачивание последовательности с этим повторяющимся узором во вторичную структуру альфа-спирали приводит к тому, что гидрофобные остатки будут представлены в виде «полосы», которая мягко наматывается вокруг спирали влево, образуя амфипатическую структуру. Наиболее благоприятный способ организации двух таких спиралей в заполненной водой среде цитоплазмы состоит в том, чтобы обернуть гидрофобные нити друг против друга, зажатые между гидрофильными аминокислотами. Таким образом, захоронение гидрофобных поверхностей обеспечивает термодинамическую движущую силу для олигомеризации. Набивка на границе раздела спираль-катушка исключительно плотная, с почти полным ван-дер-ваальсовым контактом между боковыми цепями остатков a и d. Эта плотная упаковка была первоначально предсказана Фрэнсисом Криком в 1952 году и упоминается как Уплотнение в отверстия.
α-спирали могут быть параллельными или антипараллельными, и обычно используют левую супер-катушку (рис. 1). В природе и в разработанных белках также наблюдались несколько правосторонних спиральных спиралей, хотя это и не понравилось.
Вид сбоку гексамера gp41, который инициирует проникновение ВИЧ в его клетку-мишень. Вхождение вируса в CD4-положительные клетки начинается, когда три субъединицы гликопротеина 120 (gp120 ) связываются с рецептором CD4 и корецептором. Гликопротеин gp120 тесно связан с тримером gp41 посредством ван-дер-ваальсовых взаимодействий. При связывании gp120 с рецептором CD4 и корецептором ряд конформационных изменений в структуре приводит к диссоциации gp120 и экспонированию gp41 и в то же время к закреплению gp41 N- концевую слитую пептидную последовательность в хозяйскую клетку. подпружиненный механизм отвечает за подведение вирусных и клеточных мембран на достаточно близкое расстояние, чтобы они могли слиться. Источник подпружиненного механизма лежит в экспонированном gp41, который содержит два последовательных гептадных повтора (HR1 и HR2), следующих за слитым пептидом на N-конце белка. HR1 образует параллельную тримерную спиральную катушку, на которую наматывается область HR2, образуя структуру тримеров шпилек (или пучка из шести спиралей), тем самым облегчая слияние мембран за счет сближения мембран друг с другом. Затем вирус проникает в клетку и начинает репликацию. Недавно были разработаны ингибиторы, происходящие из HR2, такие как Фузеон (DP178, T-20), связывающиеся с областью HR1 на gp41. Однако пептиды, полученные из HR1, обладают небольшой эффективностью ингибирования вирусов из-за склонности этих пептидов к агрегации в растворе. Были разработаны химеры этих производных HR1 пептидов с GCN4 лейциновыми застежками, которые, как было показано, более активны, чем Fuzeon, но они еще не вошли в клиническую практику.
Из-за их специфического взаимодействия спиральные спирали могут использоваться в качестве «меток» для стабилизации или обеспечения определенного состояния олигомеризации. Было обнаружено, что взаимодействие в виде спиральной спирали приводит к олигомеризации субъединиц BBS2 и BBS7 в структуре BBSome.
Общая проблема принятия решения о свернутой структуре белка при заданной аминокислотной последовательности (так называемая проблема сворачивания белка ) не решена. Однако спиральная спираль является одним из относительно небольшого числа мотивов складывания, для которых отношения между последовательностью и окончательной складчатой структурой сравнительно хорошо поняты. Harbury et al. выполнили знаковое исследование с использованием архетипической спиральной спирали GCN4, в которой были установлены правила, которые регулируют то, как пептидная последовательность влияет на олигомерное состояние (то есть количество альфа-спиралей в окончательной сборке). Спиральная спираль GCN4 представляет собой 31-аминокислотную (что соответствует чуть более четырех гептадам) параллельную димерную (т.е. состоящую из двух альфа-спиралей ) спиральную спираль и имеет повторяющийся изолейцин (или I в однобуквенном коде ) и лейцин (L) в положениях a и d, соответственно, и образует димерную спиральную спираль. Когда аминокислоты в положениях a и d были изменены с I в положении a и L в положении d на L в положении a и I в положении d, образовалась тримерная (три альфа-спирали ) спиральная спираль. Кроме того, мутация обоих положений a и d на L приводила к образованию тетрамерной (четыре альфа-спирали ) спиральной спирали. Они представляют собой набор правил для определения олигомерных состояний спиральной спирали и позволяют ученым эффективно «набирать» поведение олигомеризации. Другой аспект сборки спиральной катушки, который относительно хорошо изучен, по крайней мере, в случае димерных спиральных катушек, заключается в том, что размещение полярного остатка (в частности, аспарагина, N) в противоположных положениях заставляет параллельную сборку спиральная катушка. Этот эффект обусловлен самокомплементарной водородной связью между этими остатками, которая не была бы удовлетворена, если бы N был соединен, например, с L на противоположной спирали.
Это было так. Пикок, Пикрамену и его коллеги недавно продемонстрировали, что спиральные спирали могут быть собраны самостоятельно с использованием ионов лантаноида (III) в качестве шаблона, что позволяет получить новые агенты визуализации.
