Введение
Белки семейства AAA (ATPases Associated with diverse cellular Activities) представляют собой большую группу белков, имеющих общий консервированный модуль, состоящий примерно из 230 аминокислотных остатков. Это большое и функционально разнообразное семейство белков, принадлежащее к суперсемейству AAA+ белков – кольцеобразных NTPаз с P-петлей, которые осуществляют свою активность посредством энергозависимой реорганизации или транслокации макромолекул. Белки AAA используют химическую энергию, высвобождаемую при гидролизе АТФ, для осуществления конформационных изменений, которые преобразуются в механическую силу, воздействующую на макромолекулярный субстрат. Представители семейства AAA обнаружены во всех организмах и обладают общими чертами с другими P-петлевыми NTPазами, суперсемейством, в которое входит и семейство AAA. Большинство белков AAA имеют дополнительные домены, используемые для олигомеризации, связывания субстрата и/или регуляции. Эти домены могут располагаться N- или C-концево по отношению к AAA-модулю.
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.
Классификация
Некоторые классы белков AAA имеют N-терминальный домен, не являющийся АТФазой, за которым следует один или два домена AAA (D1 и D2). В некоторых белках с двумя доменами AAA оба эволюционно хорошо сохранены (как в Cdc48/p97). В других либо домен D2 (как в Pex1p и Pex6p), либо домен D1 (в Sec18p/NSF) лучше сохранены в ходе эволюции. Хотя классическое семейство AAA определялось по мотивам, семейство было расширено с использованием структурной информации и теперь называется семейством AAA. Центральный канал может быть вовлечен в обработку субстрата. В гексамерной конфигурации сайт связывания АТФ расположен на границе между субъединицами. При связывании и гидролизе АТФ ферменты AAA претерпевают конформационные изменения как в доменах AAA, так и в N-терминальных доменах. Эти изменения могут передаваться белку-субстрату.
Молекулярный механизм
Гидролиз АТФ ААА-АТФазами, как предполагается, включает нуклеофильную атаку активированной молекулы воды на гамма-фосфат АТФ, что приводит к перемещению N-концевых и C-концевых поддоменов ААА относительно друг друга. Это перемещение обеспечивает приложение механической силы, которая усиливается другими АТФазными доменами в той же олигомерной структуре. Дополнительные домены в белке позволяют регулировать или направлять эту силу для достижения различных целей.
Молекулярные движения
Динеины, один из трех основных классов моторных белков, являются ААА-белками, которые связывают свою АТФазную активность с молекулярным движением вдоль микротрубочек. АТФаза типа ААА Cdc48p/p97, пожалуй, является наиболее изученным ААА-белком. Неправильно свернутые секреторные белки экспортируются из эндоплазматической сети (ER) и деградируют посредством пути деградации, связанного с ER (ERAD). Нефункциональные мембранные и люминальные белки извлекаются из ER и деградируют в цитозоле протеасомами. Ретротранслокация и извлечение субстрата облегчаются комплексом Cdc48p(Ufd1p/Npl4p) на цитозольной стороне мембраны. На цитозольной стороне субстрат подвергается убиквитинированию ферментами E2 и E3, локализованными в ER, перед деградацией протеасомой 26S.
Нацеливание на многостворчатые тела
Многовезикулярные тела — это эндосомные компартменты, которые сортируют убиквитинированные мембранные белки, инкорпорируя их в везикулы. Этот процесс включает последовательное действие трех мультибелковых комплексов ESCRT I–III (ESCRT расшифровывается как «эндосомные сортировочные комплексы, необходимые для транспорта»). Vps4p — это АТФаза ААА-типа, участвующая в этом пути сортировки многовезикулярных тел. Изначально он был идентифицирован как мутант vps («вакуолярной сортировки белков») класса E, а впоследствии было показано, что он катализирует диссоциацию комплексов ESCRT. Vps4p закрепляется на эндосомной мембране посредством Vps46p. Сборке Vps4p способствует консервативный белок Vta1p, который регулирует его олигомеризационное состояние и АТФазную активность.
Другие функции
ААА-протеазы используют энергию, высвобождающуюся при гидролизе АТФ, для перемещения белка внутрь протеасомы с целью его деградации.