Морфеины - это белки, которые могут образовывать два или более различных гомо-олигомера (формы морфеина), но должны распадаться и изменять форму для преобразования между формами. Альтернативная форма может собираться в другой олигомер. Форма субъединицы определяет, какой олигомер образуется.[1][2] Каждый олигомер имеет конечное число субъединиц (стехиометрия). Морфеины могут взаимодействовать между формами в физиологических условиях и могут существовать в виде равновесия различных олигомеров. Эти олигомеры физиологически релевантны и не являются неправильно свернутым белком; это отличает морфеины от прионов и амилоида. Различные олигомеры обладают различной функциональностью. Взаимопревращение морфеиновых форм может быть структурной основой аллостерической регуляции.[3][4] Мутация, которая изменяет нормальное равновесие форм морфеина, может служить основой для конформационного заболевания.[5] Особенности морфеинов могут быть использованы для открытия лекарств.[6] Изображение кубика (рис.1) представляет собой равновесие морфеина, содержащее две различные мономерные формы, которые диктуют сборку тетрамера или пентамера. Единственным белком, который, как установлено, функционирует как морфеин, является порфобилиногенсинтаза,[7][8] хотя в литературе есть предположения, что другие белки могут функционировать как морфеины (для получения дополнительной информации см. "Таблицу предполагаемых морфеинов" ниже).
Конформационные различия между субъединицами разных олигомеров и связанные функциональные различия морфеина служат отправной точкой для открытия лекарств. Функция белка зависит от олигомерной формы; следовательно, функцию белка можно регулировать, сдвигая равновесие форм. Низкомолекулярное соединение может сдвигать равновесие, блокируя или способствуя образованию одного из олигомеров. Равновесие можно сдвинуть с помощью небольшой молекулы, которая имеет преимущественное сродство связывания только с одной из альтернативных форм морфеина. Задокументирован ингибитор порфобилиногенсинтазы с таким механизмом действия.[3]
Морфеиновая модель аллостерической регуляции имеет сходства и отличия от других моделей.[1][4][9] Согласованная модель (модель Monod, Wyman and Changeux (MWC)) аллостерической регуляции требует, чтобы все субъединицы находились в одной и той же конформации или состоянии внутри олигомера, такого как модель морфеина.[10][11] Однако ни эта модель, ни последовательная модель (модель Кошланда, Немети и Филмера) не учитывают, что белок может диссоциировать, чтобы взаимно преобразовываться между олигомерами.[10][11][12][13]
Обычно считается, что аминокислотная последовательность будет иметь только одну физиологически релевантную (нативную) четвертичную структуру; морфеины бросают вызов этой концепции. Модель морфеина не требует серьезных изменений в основной белковой укладке.[1] Конформационные различия, которые сопровождают превращение между олигомерами, могут быть подобны белковым движениям, необходимым для функционирования некоторых белков.[14] Модель морфеина подчеркивает важность конформационной гибкости для функциональности белков и предлагает возможное объяснение белков, демонстрирующих не- "Михаэлис-Ментен" кинетику, гистерезис и / или специфическую активность, зависящую от концентрации белка.[9]
Термин «конформационное заболевание» обычно включает мутации, которые приводят к неправильной укладке белков, которые агрегируют такие болезни, как болезни Альцгеймера и Крейтцфельдта – Якоба.[15] Однако в свете открытия морфеинов это определение может быть расширено, чтобы включить мутации, которые сдвигают равновесие альтернативных олигомерных форм белка. Примером такого конформационного заболевания является порфирия ALAD, которая возникает в результате мутации порфобилиногенсинтазы, которая вызывает сдвиг в ее морфеиновом равновесии.[5]
Морфеины - это белки, которые могут образовывать два или более различных гомо-олигомера (формы морфеина), но должны распадаться и изменять форму для преобразования между формами. Альтернативная форма может собираться в другой олигомер. Форма субъединицы определяет, какой олигомер образуется.[1][2] Каждый олигомер имеет конечное число субъединиц (стехиометрия). Морфеины могут взаимодействовать между формами в физиологических условиях и могут существовать в виде равновесия различных олигомеров. Эти олигомеры физиологически релевантны и не являются неправильно свернутым белком; это отличает морфеины от прионов и амилоида. Различные олигомеры обладают различной функциональностью. Взаимопревращение морфеиновых форм может быть структурной основой аллостерической регуляции.[3][4] Мутация, которая изменяет нормальное равновесие форм морфеина, может служить основой для конформационного заболевания (Conformational Disease).[5] Особенности морфеинов могут быть использованы для открытия лекарств.[6] Изображение кубика (рис.1) представляет собой равновесие морфеина, содержащее две различные мономерные формы, которые диктуют сборку тетрамера или пентамера. Единственным белком, который, как установлено, функционирует как морфеин, является порфобилиногенсинтаза,[7][8] хотя в литературе есть предположения, что другие белки могут функционировать как морфеины (для получения дополнительной информации см. "Таблицу предполагаемых морфеинов" ниже).
Белок | Исследуемый вид | Шифр КФ | Номер CAS | Альтернативные олигомеры | Эффект |
---|---|---|---|---|---|
Ацетил-КоА карбоксилаза-1 | Gallus domesticus | Шифр КФ 6.4.1.2 | 9023-93-2 | неактивный димер, активный димер, больше[17] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию,[18] множественные / совместные функции белков.[17] |
α-ацетилгалактозаминидаза | Bos taurus | Шифр КФ 4.3.2.2 | 9027-81-0 | неактивный мономер, активный тетрамер[19] | Связывание / обмен субстрата влияет на мультимеризацию,[19] специфическую активность, зависящую от концентрации белка,[20] разные сборки имеют разные активности,[20] конформационно различные олигомерные формы.[19][20] |
Аденилосукцинатлиаза | Bacillus subtilis | Шифр КФ 4.3.2.2 | 9027-81-0 | мономер, димер, тример, тетрамер[21] | Мутации сдвигают равновесие олигомеров,[22] олигомер-зависимые кинетические параметры,[22] зависимую от концентрации белка молекулярную массу[22] |
Аристолохенсинтаза | Penicillium roqueforti | Шифр КФ 4.2.3.9 | 94185-89-4 | мономер высшего порядка[23] | Специфическая активность, зависящая от концентрации белка[24] |
L-аспарагиназа | Leptosphaeria michotii | Шифр КФ 3.5.1.1 | 9015-68-3 | димер, тетрамер, неактивный октамер[25] | Связывание / оборот субстрата влияет на мультимеризацию[26] |
Аспартокиназа | Escherichia coli | Шифр КФ 2.7.2.4 & Шифр КФ 1.1.1.3 | 9012-50-4 | мономер, димер, тетрамер[27][28] | Множественные / совместные белковые функции,[29]Конформационно отличные олигомерные формы[28] |
АТФаза транспортера ABCA1 | Homo sapiens | димер, тетрамер[30] | Связывание / оборот субстрата влияет на мультимеризацию.[30] | ||
Биотин - (ацетил-КоА-карбоксилаза) лигаза голофермент-синтетаза | Escherichia coli | Шифр КФ 6.3.4.15 | 37340-95-7 | мономер, димер[31] | Множественные / совместные белковые функции,[31] У разных сборок разные виды активности[32] |
Хоризмат мутаза | Escherichia coli | Шифр КФ 5.4.99.5 | 9068-30-8 | димер, тример, гексамер | Конформационно отличные олигомерные формы[33] |
Цитрат-синтаза | Escherichia coli | Шифр КФ 2.3.3.1 | 9027-96-7 | мономер, димер, тример, тетрамер, пентамер, гексамер, додекамер[34] | Связывание / оборот субстрата влияет на мультимеризацию,[34] характерное равновесие олигомеров,[34] на специфическую активность, зависящую от концентрации белка,[34] на pH-зависимое олигомерное равновесие[34] |
Циановирин-N | Nostoc ellipsosporum | 918555-82-5 | мономер и димер со сменой доменов[35][36] | Характеризуется равновесием олигомеров,[37][38] конформационно различных олигомерных форм[37][38] | |
3-оксоацид КоА-трансфераза | Sus scrofa domestica | Шифр КФ 2.8.3.5 | 9027-43-4 | димер, тетрамер[39] | Хроматографически разделяемые олигомеры,[39] Субстрат может предпочтительно стабилизировать одну форму[39] |
Цистатионин бета-синтаза | Homo sapiens | Шифр КФ 4.2.1.22 | 9023-99-8 | несколько форм в диапазоне от димера до 16-мера[40] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию,[41] Мутации сдвигают равновесие олигомеров,[42] Различные сборки обладают разной активностью,[41] вызывающие болезни-мутации в сайтах, удаленных от активного сайта.[43] |
Оксидаза D-аминокислот | Шифр КФ 1.4.3.3 | 9000-88-8 | мономеры, димеры, олигомеры высшего порядка[44][45] | Олигомер-зависимые кинетические параметры.[44][45] | |
Дигидролипоамид-дегидрогеназа | Sus scrofa domestica | Шифр КФ 1.8.1.4 | 9001-18-7 | мономер, две различные формы димера, тетрамер[46] | Множественные / совместные белковые функции,[46] Различные сборки имеют разные активности,[46] pH-зависимое олигомерное равновесие,[46] конформационно различные олигомерные формы.[47][48][49] |
Дофамин бета-монооксигеназа | Bos taurus | Шифр КФ 1.14.17.1 | 9013-38-1 | димеры, тетрамеры[50][51][52] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию,[50][51][52] Характеризованное равновесие олигомеров,[50][51][52] Олигомер-зависимые кинетические параметры[50][51][52] |
Геранилгеранилпирофосфатсинтаза / Фарнезилтрантрансфераза | Homo sapiens | Шифр КФ 2.5.1.29 | 9032-58-0 | гексамер, октамер[53][54][55] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию[54] |
ГДФ-манноза 6-дегидрогеназа | Pseudomonas aeruginosa | Шифр КФ 1.1.1.132 | 37250-63-8 | тример, 2 тетрамера и гексамер[56][57] | Специфическая активность, зависящая от концентрации белка,[58] кинетический гистерезис[58] |
Глутаматдегидрогеназа | Bos taurus | Шифр КФ 1.4.1.2 | 9001-46-1 | активные и неактивные гексамеры высшего порядка[59] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию,[60] характеризует равновесие олигомеров[59] |
Глутамат рацемаза | Mycobacterium tuberculosis, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Aquifex pyrophilus | Шифр КФ 5.1.1.3 | 9024-08-02 | мономер, 2 димера, тетрамер[61][62][63][64][65] | Множественные / совместные белковые функции,[66][67][68] Характеризованное равновесие олигомеров,[64][65] Конформационно различные олигомерные формы[61][62][63] |
Глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа | Oryctolagus cuniculas, Sus scrofa domestica | Шифр КФ 1.2.1.12 | 9001-50-7 | мономер, димер, тетрамер[69] Характеризуемое равновесие олигомеров,[70] У разных форм разные виды активности[71] | |
Глицерин киназа | Escherichia coli | Шифр КФ 2.7.1.30 | 9030-66-4 | мономер и 2 тетрамера[72][73][74] | Характеризованное равновесие олигомеров,[72][73][74][75] Конформационно отличные олигомерные формы,[75][76] Эффекторные функции, предотвращающие движение домена[76] |
ВИЧ-интеграза | Human immunodeficiency virus-1 | Шифр КФ 2.7.7.- | мономер, димер, тетрамер, высшего порядка.[77][78][79] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию,[80] Множественные / белковые функции совместных действий,[77][78][79] Различные сборки имеют разную активность[79][80] | |
HPr-киназа / фосфатаза | Bacillus subtilis, Lactobacillus casei, Mycoplasma pneumoniae, Staphylococcus xylosus | Шифр КФ 2.7.1.-/Шифр КФ 3.1.3.- | 9026-43-1 | мономеры, димеры, тримеры, гексамеры[81][82][83][84][85][86] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию,[85] множественные / совместные белковые функции,[85] разные сборки имеют разную активность,[85] pH-зависимое олигомерное равновесие[85] |
Лактатдегидрогеназа | Bacillus stearothermophilus | Шифр КФ 1.1.1.27 | 9001-60-9 | 2 димера, тетрамер[87][88] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию,[88] Характеризованное равновесие олигомеров,[88] Специфическую активность, зависящую от концентрации белка,[88] Мутации сдвигают равновесие олигомеров,[89] Олигомер-зависимые кинетические параметры,[88] Конформационно отличные олигомерные формы[90] |
Lon протеаза | Escherichia coli, Mycobacterium smegmatis | Шифр КФ 3.4.21.53 | 79818-35-2 | мономер, димер, тример, тетрамер[91][92] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию,[91][92] связывание / оборот субстрата влияет на мультимеризацию,[91][92] специфическая активность, зависящая от концентрации белка,[93] кинетический гистерезис[93] |
Митохондриальный НАД (Ф) + яблочный фермент / малатдегидрогеназа (оксалоацетат-декарбоксилирование) (НАДФ +) | Homo sapiens | Шифр КФ 1.1.1.40 | 9028-47-1 | мономер, 2 димера, тетрамер[94][95] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию,[94] Мутации сдвигают равновесие олигомеров,[96] Кинетический гистерезис,[95] |
Пероксиредоксины | Salmonella Typhimurium | Шифр КФ 1.6.4.- & Шифр КФ 1.11.1.15 | 207137-51-7 | 2 димера, декамер | Конформационно различные олигомерные формы,[97] Различные сборки имеют разную активность[98] |
Фенилаланингидроксилаза | Homo sapiens | Шифр КФ 1.14.16.1 | 9029-73-6 | тетрамер высокой активности, тетрамер низкой активности.[99] | Связывание / оборот субстрата влияет на мультимеризацию,[100][101] конформационно отличные олигомерные формы[102][103] |
Фосфоенолпируваткарбоксилаза | Escherichia coli, Zea mays | Шифр КФ 4.1.1.31 | 9067-77-0 | неактивный димер, активный тетрамер[104] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию, характерное равновесие олигомеров,[104] кинетический гистерезис,[104] конформационно отличные олигомерные формы[105] |
Фосфофруктокиназа | Bacillus stearothermophilus, Thermus thermophilus | Шифр КФ 2.7.1.11 | 9001-80-3 | неактивный димер, активный тетрамер[104][106] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию,[104][106] Характеризуется равновесием олигомеров[104][106] |
Полифенолоксидаза | Agaricus bisporus, Malus domestica, Lactuca sativa L. | Шифр КФ 1.10.3.1 | 9002-10-2 | мономер, тример, тетрамер, октамер, додекамер[107][108] | Множественные / совместные белковые функции,[109] Связывание / оборот субстрата влияет на мультимеризацию,[110] Различные сборки имеют разную активность,[111] Кинетический гистерезис[110] |
Порфобилиногенсинтаза | Drosophila melanogaster, Danio rerio | Шифр КФ 4.2.1.24 | 9036-37-7 | димер, гексамер, октамер[112][113] | PBGS - прототип морфеина.[112] |
Пируваткиназа | Homo sapiens | Шифр КФ 2.7.1.40 | 9001-59-6 | активные и неактивные димеры, активный тетрамер, мономер, тример, пентамер[114][115] | Конформационно отличные олигомерные формы[114][115] |
Рибонуклеаза А | Bos taurus | Шифр КФ 3.1.27.5 | 9901-99-4 | мономер, димер, тример, тетрамер, гексамер, пентамер высшего порядка[116][117][118][119][120] | Множественные / совместные функции белков,[121][122][123] Различные сборки имеют разные активности,[121][122][123] Конформационно различные олигомерные формы[117][119][120] |
Рибонуклеотидредуктаза | Mus musculus | Шифр КФ 1.17.4.1 | 9047-64-7 | тетрамер, гексамер[124][125][126][127] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию.[127] |
S-аденозил-L-гомоцистеин гидролаза | Dictyostelium discoideum | Шифр КФ 3.3.1.1 | 9025-54-1 | тетрамер и др.[128][129][130] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию.[128] |
Биодегративная треониндегидратаза / треонинаммиак-лиаза | Escherichia coli | Шифр КФ 4.3.1.19 | 774231-81-1 | 2 мономера, 2 тетрамера[131][132][133] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию.,[133] Характерное равновесие олигомеров,[131][132] Различные сборки обладают разной активностью[131][132][133] |
β-триптаза | Homo sapiens | Шифр КФ 3.4.21.59 | 97501-93-4 | активные и неактивные мономеры, активные и неактивные тетрамеры[134][135][136][137][138][139][140][141][142][143] | Удельная активность, зависящая от концентрации белка,[144] характеризует равновесие олигомеров[144] |
Фактор некроза опухоли альфа | Homo sapiens | 94948-61-5 | мономер, димер, тример[145][146] | Различные сборки обладают разной активностью[147] | |
Урацил фосфорибозилтрансфераза | Escherichia coli | Шифр КФ 2.4.2.9 | 9030-24-4 | тример, пентамер[148] | Эффекторные молекулы влияют на мультимеризацию,[148] Связывание / оборот субстрата влияет на мультимеризацию,[148] Различные сборки имеют разную активность[148] |
{{cite journal}}
: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)
{{cite journal}}
: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)