Войти
| протеин-гистидинкиназа | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Кристаллографическая структура АТФ: протеин-L-гистидин-N-фосфотрансфераза на основе PDB : 2c2a координаты. | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер EC | 2.7.13.3 | ||||||||
| Номер CAS | 99283-67-7 | ||||||||
| 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 генов | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
гистидинкиназы (HK) многофункциональны, и в царстве животных, как правило, трансмембранно, белки класса трансферазы из ферментов, которые играют роль в передаче сигнала через клеточную мембрану. Подавляющее большинство HK являются гомодимерами, которые проявляют аутокиназную, фосфотрансферную и фосфатазную активность. HK могут действовать как клеточные рецепторы для сигнальных молекул аналогично рецепторам тирозинкиназы (RTK). Многофункциональные рецепторные молекулы, такие как HK и RTK, обычно имеют участки вне клетки (внеклеточный домен), которые связываются с молекулами, подобными гормонам или факторам роста, частями, которые охватывают клеточную мембрану (трансмембранный домен ), и части внутри клетки (внутриклеточный домен), которые содержат ферментативную активность. В дополнение к активности киназы внутриклеточные домены обычно имеют области, которые связываются со вторичной эффекторной молекулой или комплексом молекул, которые дополнительно распространяют передачу сигнала внутри клетки. В отличие от других классов протеинкиназ, HK обычно являются частями двухкомпонентных механизмов передачи сигнала, в которых HK переносит фосфатную группу от АТФ к гистидину. остаток внутри киназы, а затем к остатку аспартата в принимающем домене белка регулятора ответа (или иногда в самой киназе). Совсем недавно в клетках человека было обнаружено широко распространенное фосфорилирование белка гистидина, отличное от фосфорилирования двухкомпонентных гистидинкиназ. В отличие от фосфорилирования Ser, Thr и Tyr, анализ фосфорилированного гистидина с использованием стандартных биохимических и масс-спектрометрических подходов является гораздо более сложной задачей, и для их сохранения требуются специальные процедуры и методы разделения наряду с классическим фосфорилированием Ser, Thr и Tyr на выделенных белках. из клеток человека.
С точки зрения энзимологии, гистидинкиназа (EC 2.7.13.3, EnvZ, гистидиновая протеинкиназа, протеин-гистидинкиназа, протеинкиназа (гистидин), HK1, HP165, Sln1p) представляет собой фермент, который катализирует химическую реакцию
АДФ + белок N-фосфо-L-гистидин.Таким образом, двумя субстратами этого фермента являются АТФ и белок L - гистидин, тогда как два его продукта - это ADP и белок N-фосфо-L-гистидин.
Этот тип фермента участвует в путях передачи сигнала выше многих клеточных процессов, включая различные метаболические, вирулентные и гомеостатические пути.
Предлагаемый механизм гистидинкиназы, отражающий фосфорилирование теле-азота. Фосфорилирование про-азота происходит через другой таутомер гистидина. B = неопределенное ферментативное основание. Механизм реакций, катализируемых гистидинкиназой, полностью не выяснен, но имеющиеся данные свидетельствуют о том, что каталитический домен одной димерной единицы может вращаться таким образом, что Карман связывания АТФ этой единицы может контактировать с конкретным остатком гистидина на противоположной единице, и нуклеофильное добавление приводит к фосфорилированному гистидину.
HK состоит из нескольких домены, начинающиеся с короткой N-концевой цитоплазматической части, соединенной с внеклеточным сенсорным доменом через трансмембранную α-спираль. Вторая трансмембранная α-спираль соединяет внеклеточный домен с С-концевым цитоплазматическим каталитическим доменом. HKs, как известно, играют роль во многих различных путях передачи сигналов, поэтому неудивительно, что внеклеточный сенсорный домен не очень хорошо консервативен в семействе HK. Напротив, цитоплазматический домен имеет тенденцию иметь высокую последовательность гомологии и содержит несколько хорошо известных мотивов. Эти мотивы включают блоки H, N, G1, F и G2. H-бокс автофосфорилирования содержится в N-концевом домене димеризации и гистидинфосфотрансфера (DHp). В HK853-CD, кристаллизованном из Thermotoga maritima, этот домен представляет собой спиральную шпильку и образован остатками 232-317. Сайт фосфорилирования гистидина расположен в His-260. Боксы N, G1, F и G2 содержатся в С-конце каталитического и АТФ-связывающего (СА) домена. Этот домен образован остатками 323-489 и образует структуру, известную как α / β-сэндвич-складка. Эта конкретная складка имеет один слой, состоящий из 5-нитевого β-листа, а другой слой состоит из трех α-спиралей.
Димерное звено удерживается вместе четырехспиральным пучком, образованным, когда С-концевые сегменты спиралей α1 на каждой субъединице взаимодействуют антипараллельным образом с обеими спиралями α2. Стабильности димера способствует несколько взаимодействий на границе раздела между DHps каждого мономера. К ним относятся гидрофобные взаимодействия между консервативными гидрофобными остатками, а также двумя водородными связями (Thr-252Glu-316 'и Arg-263Asn-307') и одним солевым мостиком (Lys-270Glu-303 '). Дальнейшие взаимодействия опосредуются водородными связями с водой в полости внутри спиральной спирали и примыкают к гидрофобным остаткам.
Одноместный мономер. Красный остаток - His-260, лиганд (ADP и SO 4) - желтый, крышка АТФ - пурпурный. 
Структура и окружение кармана связывания АТФ HK853. Помечены важные остатки, а красные сферы представляют собой молекулы воды. Карман связывания нуклеотидов / АТФ содержится в домене CA, и структурное сходство этого кармана велико между большинством HK.. Полость CheA, также кристаллизованная из T. maritima, сначала образована β-листом P4 в задней части, а стороны полости образованы 4 мотивами, упомянутыми ранее, блоками N, G1, F и G2. Большинство остатков β-слоя гидрофобны, за исключением Asp449. Этот остаток инвариантен и образует водородную связь вместе с молекулой воды с аминогруппой аденин. Три другие молекулы воды образуют прямые водородные связи с основанием аденина. Ион Mg образует мостик между всеми тремя фосфатами и инвариантным остатком Asn. Наконец, еще две молекулы воды завершают октаэдрическую координацию с Mg и связаны с Arg-408 и His-405. Когда γ-фосфат АТФ дестабилизируется, Mg больше не наблюдается из-за его неспособности к октаэдрической координации. Марина и др. утверждают, что аналогичная координация Mg происходит в HK853, но что она не наблюдается из-за использования ATP аналога AMPPNP в кристаллической структуре. В процессе кристаллизации аналог гидролизовался до продукта, аналогичного АДФ.
Последняя сторона кармана для связывания АТФ удобно названа «крышкой АТФ». Стабильность этой структуры опосредована присутствием γ-фосфата и, следовательно, иона Mg в сайте связывания. Также было доказано, что присутствие нуклеотидного основания играет важную роль в стабилизации крышки в закрытой конформации. Крышка АТФ связана с остальным белком через гидрофобные остатки. Γ-фосфат АТФ в некоторой степени подвергается воздействию, позволяя дефосфорилировать. Считается, что при связывании АТФ в этом кармане происходит конформационное изменение, позволяющее вращению домена СА вступать в контакт с DHp другого мономера и, таким образом, позволяя консервативному His-260 находиться рядом с γ-фосфатом. Затем Nε His-260 атакует γ-фосфат АТФ при нуклеофильном присоединении и удаляет ADP в качестве уходящей группы.
A двухкомпонентная система, включающая гистидинкиназу и переменный регулятор ответа белок, может иметь решающее значение для вирулентности некоторых штаммов грибов, таких как Candida albicans, которая часто вызывает кандидоз у лиц с ослабленным иммунитетом. C. albicans с делецией CHK1, двухкомпонентного гена гистидинкиназы, демонстрируют дефекты морфогенеза и резкое снижение способности клетки противостоять элиминации человеческими нейтрофилами. Поскольку у людей отсутствует эта двухкомпонентная система, она может быть хорошей мишенью для антимикробных агентов для лечения кандидоза.
