Розманов склоп

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето
NAD/NADP-врзувачки домени со структура на Розманов склоп, кај ензимот алкохол дехидрогеназа.

Розмановиот склоп е структурен мотив кој влегува во состав на белковините кои врзуваат нуклеотиди (ензимските кофактори FAD, NAD+ и NADP+). Склопот е изграден од наизменични бета нишки и алфа хеликси, каде бета нишките се врзуваат меѓусебе со водородни врски за да формираат бета плоча, а алфа хеликсите ги опкружуваат двете страни (лица) на плочата. Класичниот Розманов склоп содржи шест бета нишки, додека Розман-сличните склопови, понекогаш наречени Розманоидни склопови, содржат само пет нишки. Почетниот бета-алфа-бета (bab) склоп е најсочуваниот сегмент од целиот Розманов склоп.[1] Мотивот е именуван по германско-американскиот научник Мајкл Розман, кој за првпат го забележал во состав на ензимот лактат дехидрогеназа, во 1970 година. Тој подоцна забележал дека овој мотив често се јавува во составот на белковините (протеините) кои врзуваат нуклеотиди.[1]

Историја[уреди | уреди извор]

Розмановиот склоп за првпат бил опишан од д-р. Мајкл Розман и соработниците во 1974 година.[2] Тој прв ја одгонетнал структурата на лактат дехидрогеназата и го карактеризирал структурниот мотив во составот на овој ензим. Подоцна било откриено дека повеќето дехидрохенази кои користат NAD или NADP како кофактори, го содржат истиот структурен мотив.[2][3]

Во 1989 година, Израел Ханукоглу од научниот институт Вајцман открил дека консензус секвенцата за врзувачкото место на NADP+ кај некои ензими кои користат NADP+, се разликува од NAD+-врзувачкиот мотив.[4] Ова откритие било искористено за ре-инженеринг на коензимските специфичности на ензими.[5]

Структура[уреди | уреди извор]

Шематски дијаграм на Розманов склоп со шест бета нишки
Front view
Преден поглед
Side view
Страничен поглед
Дијаграм на Розманов склоп (хеликсите A-F се црвено обоени, а нишките 1-6 се жолто обоени) од малат дехидрогеназа на E. coli.

Розмановиот склоп е составен од шест паралелни бета нишки кои градат издолжена бета плоча. Првите три нишки се поврзани преку α-хеликси што резултира со бета-алфа-бета-алфа-бета структура. Оваа шема се дуплицира еднаш за да се добие превртено тандемско повторување кое содржи вкупно шест бета нишки. Генерално, нишките го имаат редоследот 321456 (1 = N-терминалот, 6 = C-терминалот).[6] Розман-сличните склопови со пет бета нишки имаат редослед 32145.[7] Целокупната терциерна структура на склопот личи на трослоен сендвич, каде внатрешноста ја чини издолжената бета плоча, а двете „парчиња леб“ ги чинат поврзаните и паралелни алфа хеликси.[8]

Една од карактеристиките на Розмановиот склоп е неговата специфичност за врзување на кофактор. Преку анализа на четири NADH-врзувачки ензими, било откриено дека во сите четири ензими нуклеотидниот кофактор ја заземал истата конформација и ориентација во однос на полипептидниот синџир.[8]

Розмановиот склоп може да содржи дополнителни бета нишки поврзани преку кратки алфа хеликси или навои.[8] Најсочуваниот сегмент од целиот Розманов склоп е првиот бета-алфа-бета сегмент. Бидејќи овој сегмент е во контакт со ADP делот од динуклеотидите, како што се FAD, NAD и NADP, тој исто така се нарекува и „ADP-врзувачки бета-бета склоп“.

Функција[уреди | уреди извор]

Функцијата на Розмановиот склоп во ензимите е врзување на нуклеотидни кофактори. Тој, исто така, често придонесува за врзување на супстратот.

Ензимот UDP-глукоза 6-дехидрогеназа ја катализира NAD(+)-зависната оксидација на UDP-глукоза во UDP-глукуронска киселина.[9] Барбас и соработниците откриле дека бактериската UDP-глукоза дехидрогеназа (UgdG) од Sphingomonas elodea ATCC 31461, која создава UDP-глукуронска киселина за синтеза на егзополисахаридот гелан, има способност да врзува РНК и да делува како рибонуклеаза.[10] Исто така N- и C-терминалните домени на UgdG споделуваат структурни карактеристики со древни митохондријални рибонуклеази наречени MAR. MAR рибонуклеазите се присутни во нижи еукариотски микроорганизми, имаат Розманоиден склоп и припаѓаат на суперфамилијата на изохоризматаза. Оваа опсервација укажува на тоа дека Розмановите структурни мотиви во состав на NAD(+)-зависните дехидрогенази можат да имаат двојна функција на врзувачи на нуклеотидни кофактори и рибонуклеази.

Еволуција[уреди | уреди извор]

Еволуциониот однос помеѓу Розмановиот склоп и Розманоидните склопови е нејасен. Постои хипотеза дека сите овие склопови потекнуваат од еден заеднички склоп-предок, кој имал способност да врзува нуклеотиди, а исто така поседувал и неспецифични каталитички активности.[2]

Филогенетските анализи на NADP-врзувачкиот ензим адренодоксин редуктаза откриле дека од прокариотите па сѐ до човекот разликата во секвенцискиот мотив од повеќето FAD и NAD-врзувачки места е строго сочувана.[11]

Во многу статии и учебници, Розмановиот склоп е дефиниран како строго повторувачка серија на βαβ структура. Сепак, испитувањата на Розмановите склопови во многу NAD(P) и FAD врзувачки места покажале дека само првата βα структура е строго сочувана. Во некои ензими, можат да постојат многу петелки и неколку хеликси (или ниту еден хеликс) помеѓу бета нишките кои ја градат бета-плочата.[8][11] И покрај оваа дивергенција, сочуваната секвенца и сочуваните структурни карактеристики имплицираат заедничко еволутивно потекло на Розмановите склопови.[11]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. 1,0 1,1 Cox, Michael M.; Nelson, David L. (2013). Lehninger Principles of Biochemistry (6th издание). New York: W.H. Freeman. ISBN 978-1-4292-3414-6. 
  2. 2,0 2,1 2,2 Kessel, Amit (2010). Introduction to Proteins: Structure, Function, and Motion. Florida: CRC Press. стр. 143. ISBN 978-1-4398-1071-2. 
  3. Comparison of super-secondary structures in proteins. „Journal of Molecular Biology“ том  76 (2): 241–56. мај 1973 г. doi:10.1016/0022-2836(73)90388-4. PMID 4737475. 
  4. cDNA sequence of adrenodoxin reductase. Identification of NADP-binding sites in oxidoreductases. „European Journal of Biochemistry“ том  180 (2): 479–84. март 1989 г. doi:10.1111/j.1432-1033.1989.tb14671.x. PMID 2924777. 
  5. Redesign of the coenzyme specificity of a dehydrogenase by protein engineering. „Nature“ том  343 (6253): 38–43. јануари 1990 г. doi:10.1038/343038a0. PMID 2296288. 
  6. „NAD(P)-binding Rossmann-fold domains“. SCOP: Structural Classification of Proteins. 
  7. „Nucleotide-binding domain“. SCOP: Structural Classification of Proteins. 
  8. 8,0 8,1 8,2 8,3 Proteopedia: Rossmann fold: A beta-alpha-beta fold at dinucleotide binding sites. „Biochemistry and Molecular Biology Education“ том  43 (3): 206–9. doi:10.1002/bmb.20849. PMID 25704928. 
  9. Interaction signatures stabilizing the NAD(P)-binding Rossmann fold: a structure network approach. „PLOS One“ том  7 (12): e51676. doi:10.1371/journal.pone.0051676. PMID 23284738. 
  10. Barbas, Ana; Popescu, Alma; Frazão, Carlos; Arraiano, Cecília M.; Fialho, Arsénio M. (4 јануари 2013 г). Rossmann-fold motifs can confer multiple functions to metabolic enzymes: RNA binding and ribonuclease activity of a UDP-glucose dehydrogenase. „Biochemical and Biophysical Research Communications“ том  430 (1): 218–224. doi:10.1016/j.bbrc.2012.10.091. ISSN 1090-2104. PMID 23137539. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23137539. 
  11. 11,0 11,1 11,2 Conservation of the Enzyme-Coenzyme Interfaces in FAD and NADP Binding Adrenodoxin Reductase-A Ubiquitous Enzyme. „Journal of Molecular Evolution“ том  85 (5): 205–218. doi:10.1007/s00239-017-9821-9. PMID 29177972. 

Надворешни врски[уреди | уреди извор]