Кіріспе
ААА (түрлі жасушалық қызметтермен байланысты АТФазалар) ақуыздары – шамамен 230 аминқышқылы қалдығынан тұратын ортақ сақталған модульді бөлісетін ақуыздар отбасының ірі тобы. Бұл – макромолекулалардың энергияға тәуелді қайта құрылуы немесе транслокациясы арқылы қызметін атқаратын, сақина тәрізді P циклді NTPазалардың AAA+ ақуыздар суперавтобасынан құралған, кең функционалдық әртүрлілікке ие ақуыздар отбасы. ААА ақуыздары АТФ гидролизі нәтижесінде түзілген химиялық энергияны конформациялық өзгерістерге байланыстырады, бұл өзгерістер макромолекулалық субстратқа механикалық күш түсіруге мүмкіндік береді. ААА отбасының мүшелері барлық тірі организмдерде кездеседі және ААА отбасын қамтитын суперавтобасқа жататын басқа P циклді NTPазалармен ортақ ерекшеліктерге ие. Көптеген ААА ақуыздарында олигомеризацияға, субстратты байланыстыруға және/немесе реттеуге қатысатын қосымша домендер бар. Бұл домендер ААА модуліне N немесе C ұштарынан орналасуы мүмкін.
AAA (ATPases Associated with diverse cellular Activities) proteins are a large group of protein family sharing a common conserved module of approximately 230 amino acid residues. This is a large, functionally diverse protein family belonging to the AAA+ protein superfamily of ring shaped P loop NTPases, which exert their activity through the energy dependent remodeling or translocation of macromolecules. AAA proteins couple chemical energy provided by ATP hydrolysis to conformational changes which are transduced into mechanical force exerted on a macromolecular substrate. Members of the AAA family are found in all organisms and is shared in common with other P loop NTPases, the superfamily which includes the AAA family. Most AAA proteins have additional domains that are used for oligomerization, substrate binding and/or regulation. These domains can lie N or C terminal to the AAA module.
Жіктеу
ААА белоктарының кейбір кластарында N-терминальды АТФазалық белсенділігі жоқ домен болады, одан кейін бір немесе екі ААА домені (D1 және D2) орналасады. Екі ААА домені бар кейбір белоктарда екеуі де эволюциялық тұрғыдан жақсы сақталған (мысалы, Cdc48/p97). Ал басқаларында D2 домені (Pex1p және Pex6p сияқты) немесе D1 домені (Sec18p/NSF) эволюцияда жақсы сақталады. Классикалық ААА отбасы мотивтерге негізделгенімен, отбасы құрылымдық мәліметтерді пайдалана отырып кеңейтілді және қазір ААА отбасы деп аталады. Орталық тесік субстратты өңдеуге қатысуы мүмкін. Гексамерлік конфигурацияда АТФ байланысу орны кішібірліктер арасындағы интерфейсте орналасқан. АТФ байланысы мен гидролизі кезінде ААА ферменттері ААА домендерінде де, N домендерінде де конформациялық өзгерістерге ұшырайды. Бұл қозғалыстар субстрат ақуыздарына берілуі мүмкін.
Молекулалық механизм
ААА АТФ-азалар арқылы АТФ гидролизі, АТФ гамма-фосфатына белсенді су молекуласының нуклеофильдік шабуылы арқылы жүзеге асады деп саналады, бұл N-терминал мен C-терминал ААА субдомендерінің бір-біріне қатысты қозғалысына әкеледі. Бұл қозғалыс, сол олигомерлік құрылымдағы басқа АТФаза домендерімен күшейтілген механикалық күштің қолданылуын қамтамасыз етеді. Белоктағы қосымша домендер күшті реттеуге немесе түрлі мақсаттарға бағыттауға мүмкіндік береді.
Молекулалық қозғалыс
Динеиндер – қозғалтқыш ақуыздардың үш негізгі класының бірі болып табылады және олардың АТФаза активтілігі микротүтіктер бойымен молекулалық қозғалысқа байланысты. ААА типіндегі АТФаза Cdc48p/p97 – бұл, әдетте, ең жақсы зерттелген ААА ақуызы. Дұрыс бүгілмеген секреторлық ақуыздар эндоплазмалық ретикулумнан (ЭР) шығарылып, ЭР-мен байланысты деградация жолы (ERAD) арқылы ыдырайды. Функционалды емес мембраналық және люминальды ақуыздар ЭР-ден алынып, цитозольде протеасомалармен ыдырайды. Субстраттың ретротранслокациясы мен экстракциясына мембрананың цитозольдік жағында Cdc48p(Ufd1p/Npl4p) кешені көмектеседі. Цитозольдік жағынан субстрат 26S протеасомамен ыдырауға дейін ЭР-ге негізделген E2 және E3 ферменттерімен убиквитинделеді.
Көп қабатты денелерді мақсат ету
Көпқұрылғылы денелер – эндосомалық бөлімдер болып табылады, олар убиквитинделген мембраналық ақуыздарды везикулаларға қосып, сұрыптайды. Бұл процеске үш көп ақуызды кешеннің тізбектей әрекет етуі қатысады, олар I-III ESCRT (ESCRT – «тасымалдау үшін қажетті эндосомалық сұрыптау кешендері» деген мағынаны білдіреді). Vps4p – бұл MVB сұрыптау жолына қатысатын AAA типіндегі АТФаза. Ол бастапқыда «E класты» vps (вакуольдық ақуыз сұрыптау) мутанты ретінде анықталды, және кейіннен ESCRT кешендерінің диссоциациясын катализдейтіні көрсетілді. Vps4p, Vps46p арқылы эндосомалық мембранаға бекітіледі. Vps4p құрастырылуына Vta1p ақуызы көмектеседі, ол оның олигомеризациялық күйін және АТФ-активтілігін реттейді.
Басқа функциялар
ААА протеазалары АТФ гидролизінен алынған энергияны протеазома ішіне протеинді ыдырату үшін жұмсайды.