Beta-propeller

Введение

В структурной биологии бета-пропеллер (β-пропеллер) - это тип архитектуры всех β-протеинов, характеризующийся 4-8 высокосимметричными бета-листами в форме лезвия, расположенными круглой тороидной формой вокруг центральной оси. Вместе бета-листы образуют воронку, похожую на активную область.

Структура

Каждый бета-лист обычно имеет четыре антипараллельные β-цепи, расположенные в виде бета-зигзага. Нити скручиваются так, что первая и четвертая нитки почти перпендикулярны друг другу. Существует пять классов бета-винтов, каждый из которых имеет высокосимметричную структуру с 48 бета-листами, все из которых обычно образуют центральный туннель, который дает псевдосимметричные оси. Многие бета-пропеллеры зависят от CCT для экспрессии. По крайней мере в одном случае было показано, что ионы повышают стабильность, связываясь глубоко в центральном туннеле бета-винта. Согласно этой модели, семилопастный пропеллер был наиболее предпочтительным в геометрическом плане. Несмотря на свою высококонсервативную природу, бета-пропеллеры хорошо известны своей пластичностью. Помимо наличия различных разрешенных бета-листов на домен, он также может разместить другие домены в своих бета-листах. Кроме того, есть белки, которые показали вариации в количестве бета-цеток на бета-лист. Вместо типичных четырех бета-цеток в листе, бета-ингибитор лактамазы II имеет только три бета-цетки на лист, в то время как фитаза Bacillus subtilis имеет пять бета-цеток на лист. Функция винта может варьироваться в зависимости от количества лопастей. Четырехлопастные бета-винты функционируют в основном как транспортные белки, и из-за своей структуры они имеют конформацию, благоприятную для связывания субстрата. Семейная гиперхолестеринемия - это генетическое заболевание человека, вызванное мутациями в гене, кодирующем рецептор липопротеина низкой плотности (LDLR), белок, который имеет по крайней мере один бета-пропеллер. Это заболевание вызывает повышение концентрации липопротеина низкой плотности (ЛПНП) и холестерина, что может привести к дальнейшим последствиям, таким как коронарный атеросклероз. Было доказано, что подтвержденные мутации мешают водородной связи между лопастями бета-винта. Это один из двух белков, присутствующих в вирусной оболочке, и катализирует расщепление фракций сиаловой кислоты из белков клеточной мембраны, чтобы помочь в таргетировании вновь созданных вирионов на ранее неинфицированные клетки. Повторения WD40, также известные как повторяющиеся бета-трансдуцины, представляют собой короткие фрагменты, встречающиеся в основном у эукариот. Они обычно образуют бета-пропеллеры с 78 лопастями, но также было показано, что они образуют структурные домены с 4 до 16 повторяющимися единицами, критически важными для белковых взаимодействий. Мотивы белка WD40 участвуют в различных функциях, включая передачу сигналов, регулирование транскрипции и регулирование клеточного цикла. Они также работают в качестве мест для белковых белковых взаимодействий и могут даже играть роль в сборке белковых комплексов. Специфичность этих структурных доменов определяется последовательностью белка вне самого себя. Бета-пропеллер является критическим компонентом LDLR и помогает в изменении конформации на основе pH. При нейтральном pH LDLR имеет расширенную линейную конформацию и может связывать лиганды (PCSK9). При кислом рН линейная конформация изменяется в структуру шнура, так что места связывания лигандов связываются с бета-винтом, предотвращая связывание лигандов. Бета-пропеллерные фитазы состоят из шестилопастной структуры β-пропеллера. Фитазы - это фосфатазы, которые могут гидролизовать эфирные связи фитата, основной формы хранения фосфата в растениях. Благодаря этому процессу фосфат, который обычно недоступен для скота, становится доступным. В большинстве кормов для скота добавлен неорганический фосфат, который при выведении из организма может вызвать загрязнение окружающей среды. Добавление фитазы вместо фосфатов в корм для скота позволит животным расщеплять фосфат, уже имеющийся в растительном веществе. Это теоретически приведет к меньшему загрязнению, поскольку меньше избыточного фосфата будет выделяться.

Each beta sheet typically has four anti parallel β strands arranged in the beta zigzag motif. The strands are twisted so that the first and fourth strands are almost perpendicular to each other. There are five classes of beta propellers, each arrangement being a highly symmetrical structure with 4–8 beta sheets, all of which generally form a central tunnel that yields pseudo symmetric axes. Many beta propellers are dependent on CCT for expression. In at least one case, ions have been shown to increase stability by binding deep in the central tunnel of the beta propeller. According to this model the seven bladed propeller was the most favored arrangement in geometric terms. Despite its highly conserved nature, beta propellers are well known for their plasticity. Beyond having a variety of allowed beta sheets per domain, it can also accommodate other domains into its beta sheets. Additionally, there are proteins that have shown variance in the number of beta strands per beta sheet. Rather than having the typical four beta strands in a sheet, beta lactamase inhibitor protein II only has three beta strands per sheet while the phytase of Bacillus subtilis has five beta strands per beta sheet. The function of the propeller can vary based on the blade number. Four bladed beta propellers function mainly as transport proteins, and because of its structure, they have a conformation that is favorable for substrate binding. Familial hypercholesterolemia is a human genetic disease caused by mutations to the gene that encodes low density lipoprotein receptor (LDLR), a protein which has at least one beta propeller. This disease causes increased concentrations of low density lipoprotein (LDL) and cholesterol which can lead to further consequences such as coronary atherosclerosis. Confirmed mutations have been shown to interfere with hydrogen bonding between blades of the beta propeller. It is one of two proteins present in the viral envelope and catalyzes the cleavage of sialic acid moieties from cell membrane proteins to aid in the targeting of newly produced virions to previously uninfected cells. WD40 repeats, also known as beta transducin repeats, are short fragments found primarily in eukaryotes. They usually form beta propellers with 7–8 blades, but have also been shown to form structural domains with 4 to 16 repeated units critical for protein–protein interactions. WD40 protein motifs are involved in a variety of functions including signal transduction, transcription regulation, and regulation of the cell cycle. They also work as sites for protein protein interactions, and can even play a role in the assembly of protein complexes. Specificity of these structural domains are determined by the sequence of the protein outside of itself. A beta propeller is a critical component of LDLR and aids in a pH based conformational change. At neutral pH the LDLR is in an extended linear conformation and can bind ligands (PCSK9). At acidic pH the linear conformation changes to a hairpin structure such that ligand binding sites bind to the beta propeller, preventing ligand binding. Beta propeller phytases consist of a six bladed β propeller structure. Phytases are phosphatases that can hydrolyze the ester bonds of phytate, the major form of phosphate storage in plants. Through this process, phosphate that is normally inaccessible to livestock becomes available. Most livestock feed has added inorganic phosphate, which when excreted, can cause environmental pollution. The addition of phytase instead of phosphate into livestock feed would allow for animals to break down the phosphate already available in the plant matter. This would theoretically produce less pollution as less of the excess phosphate would be excreted.

Домены

Повторные домены, которые, как известно, складываются в бета-пропеллер, включают WD40, YWTD, Kelch, YVTN, RIVW (PD40) и многие другие. Их последовательности имеют тенденцию группироваться вместе, что предполагает тесную эволюционную связь. Они также связаны со многими содержащими бета-домены.