Введение
Повторение анкирина представляет собой 33-кратный мотив остатка в белках, состоящий из двух альфа-вертолетов, разделенных петлями, впервые обнаруженных в сигнальных белках дрожжей Cdc10 и Drosophila Notch. Домены, состоящие из анкирин-тандемных повторов, являются посредниками в белко-белковых взаимодействиях и являются одними из наиболее распространенных структурных мотивов в известных белках. Они появляются в бактериальных, археальных и эукариотических белках, но гораздо более распространены у эукариотов. Анкирин-повторяющиеся белки, хотя и отсутствуют у большинства вирусов, распространены среди оспы. Большинство белков, содержащих мотив, имеют от четырех до шести повторений, хотя его одноименный анкирин содержит 24, а наибольшее известное количество повторений - 34, предсказанное в белке, экспрессируемом Giardia lamblia. Анкиринские повторы обычно складываются вместе, образуя единую линейную соленоидную структуру, называемую анкиринскими повторяющимися доменами. Эти домены являются одной из наиболее распространенных платформ белко-белкового взаимодействия в природе. Они встречаются в большом количестве функционально разнообразных белков, в основном из эукариотов. Немногие известные примеры из прокариотов и вирусов могут быть результатом горизонтальных передач генов. Повторение было обнаружено в белках различных функций, таких как инициаторы транскрипции, регуляторы клеточного цикла, цитоскелетные, ионные транспортеры и сигнальные преобразователи. Склад анкирина, по-видимому, определяется скорее его структурой, чем функцией, поскольку нет конкретной последовательности или структуры, которая была бы признана всеми. Учитывая атомные структуры индивидуальных повторов анкирина, петля часто является петлей бета-выпуклости типа 1, в то время как обе альфа-вертушки обычно имеют петлю Шеллмана на своем конце N.
Роль в сгибании белка
Мотив повторяющейся последовательности анкирина был изучен с использованием выравнивания множественной последовательности для определения консервированных аминокислотных остатков, критически важных для складывания и стабильности. Остатки на широкой боковой поверхности повторяющихся структур анкирина изменчивы, часто гидрофобны и участвуют в основном в посредничестве белко-белковых взаимодействий. Искусственная белковая конструкция, основанная на консенсусной последовательности, полученной из выравнивания последовательности, была синтезирована и обнаружена стабильно складывающейся, представляющей первый разработанный белок с множественными повторениями. Более обширные стратегии проектирования использовали комбинаторные последовательности для "эволюции" повторов анкирина, которые распознают определенные белковые мишени, метод, который был представлен в качестве альтернативы проектированию антител для приложений, требующих связывания с высокой аффинностью. Исследование, основанное на структуре, включающее ряд белков анкирина известных структур, показывает, что белки анкирина, основанные на консенсусе, очень стабильны, поскольку они максимизируют энергетический разрыв между складывающимися и раскладывающимися структурами, кодируя плотно связанную сеть благоприятных взаимодействий между сохраненными последовательными мотивами, такими как мотив TPLX. То же исследование показывает, что вставки в каноническую структуру повторений анкирина обогащаются конфликтными взаимодействиями, которые связаны с функцией. То же самое относится к взаимодействиям вокруг точек выделения. Они могут быть связаны с сложными переходами сгибания/разгибания, которые важны для признания и взаимодействия партнеров. Анкирин повторяющийся белки представляют собой необычную проблему в изучении сгибания белков, которая в значительной степени сосредоточена на шаровых белках, которые образуют хорошо определенную третичную структуру, стабилизированную дальнего диапазона, нелокальные контакты остатков остатков. Анкиринские повторы, напротив, содержат очень мало таких контактов (то есть они имеют низкий порядок контактов). Большинство исследований показали, что анкирин повторяется в двух состояниях сгибания механизма, предполагая высокую степень сгибания кооперативности, несмотря на местные контакты между остатками и очевидную необходимость успешного сгибания с различным количеством повторений. Некоторые данные, основанные на синтезе укороченных версий естественных повторяющихся белков и на изучении значений фи, предполагают, что конечный пункт С образует место складывания нуклеатов.
Клиническое значение
Репликационные белки анкирина связаны с рядом заболеваний человека. Эти белки включают ингибитор клеточного цикла p16, который связан с раком, и белок Notch (ключевой компонент клеточных сигнальных путей), который может вызвать неврологическое расстройство CADASIL, когда повторяющийся домен нарушается мутациями. Естественная вариация между глутамином и лизином в позиции 703 в 11-м анкириновом повторении ANKK1, известной как аллель TaqI A1, способствует развитию таких привыканий, как ожирение, алкоголизм, никотиновая зависимость и любовь Эроса, одновременно с тем, что она препятствует юношеской преступности и невротическому беспокойству. Изменение может повлиять на специфичность белковых взаимодействий, производимых белковой киназой ANKK1 в ходе этого повторения.