EF-šaka je heliks–petlja–heliksni strukturni domen ili motiv koji se nalazi u velikoj porodici kalcij-vezujućih proteina.
Motiv EF-šake sadrži topologiju heliks–petlja–heliks, slično kao rašireni palac i kažiprst ljudske šake, u kojoj su ioni Ca2+ koordinirani ligandima unutar petlje. motif je dobio ime po tradicijskoj nomenklaturi koja se koristi za opisivanje proteina parvalbumina, koji sadrži tri takva motiva i vjerovatno je uključen u opuštanje mišića putem svoje kalcij-ovisne aktivnosti.
EF-šaka sastoji se od dva alfa heliksa povezana kratkom regijom petlje (obično oko 12 aminokiselina) koja obično vezuje kalcijewve ione. EF-šake se također pojavljuju u svakom strukturnom domenu proteina za ćelijsku signalizaciju kalmodulina i u mišićnom proteinu troponin-C.
Mjesto vezanja iona kalcija thumb|left|280px|EF-šakin Ca2+ bvezujući motiv Kalcijev ion koordiniran je u pentagonskoj bipiramidnoj konfiguraciji. Šest ostataka uključenih u vezivanje su na pozicijama 1, 3, 5, 7, 9 i 12; ovi ostaci su označeni sa X, Y, Z, –Y, –X i –Z. Invarijantni Glu ili Asp na poziciji 12 daju dva kisika za ligandiranje Ca (dvozubi ligand). Kalcijev ion vezan je i za atome proteinske kičme i za bočni lanac aminokiselina, posebno onih kiselih aminokiselinskih ostataka aspartata i glutamata. Ovi ostaci su negativno nabijeni i jmaju interakciju naboja s pozitivno nabijenim ionom kalcija. Motiv EF-šake bio je među prvim strukturalnim motivima čiji su zahtjevi sekvence detaljno analizirani. Pet ostataka petlje vezuju kalcij i stoga imaju jaku prednost za bočne lance koji sadrže kisik, posebno aspartat i glutamat. Šesti ostatak u petlji je nužno glicin, zbog konformacijskih zahtjeva kičme. Preostali ostaci su tipski hidrofobni i formiraju hidrofobno jezgro koje vezuje i stabilizuje dvije spirale. Nakon vezivanja za Ca2+, ovaj motiv može pretrpjeti konformacijske promjene koje omogućavaju Ca2+-regulirane funkcije kao što se vidi u efektorima Ca2+ kao što su kalmodulin (CaM) i troponin C (TnC) i Ca2+ puferi kao što su kalretikulin i kalbindin D9k. Dok većina poznatih proteina koji vezuju kalcij EF-šake (CaBP) sadrži uparene motive EF-šake, CaBP s EF-šakama također su otkriveni i kod bakterija i kod eukariota. Osim toga, u brojnim bakterijama pronađeni su "motivi nalik na EF-šake". Iako svojstva koordinacije ostaju slična s kanonskim motivom heliks–petlja–heliks EF-šake od 29 ostataka, motivi nalik EF-šakama razlikuju se od EF-šaka po tome što sadrže odstupanja u sekundarnoj strukturi bočnih sekvenci i/ili varijacija u dužini Ca2+-koordinacijske petlje. EF-šake imaju vrlo visoku selektivnost za kalcij. Naprimjer, konstanta disocijacije alfa parvalbumina za Ca2+ je ~1000 puta niža od one za sličan ion Mg2+. Ova visoka selektivnost je zbog relativno krute geometrijske koordinacije, prisutnosti višestruko nabijenih bočnih lanaca aminokiselina na mjestu vezivanja, kao i svojstava rastvorljivosti iona.
Predviđanje thumb|200px| Sažetak potpisa motiva korištenih za predviđanje EF-šaka.
Pretraga uzorka (potpisa motiva) jedan je od najjednostavnijih načina za predviđanje kontinuiranih EF-šakinih Ca2+-vezujućih mjesta u proteinima. Na osnovu rezultata poravnanja sekvenci kanonskih motiva EF-šaka, posebno konzerviranih bočnih lanaca direktno uključenih u Ca2+ vezivanje, uzorak prosite/nicedoc.pl?PS50222 PS50222 generisan je za predviđanje kanonskih EF-šaknih lokacija. Serveri za predviđanje mogu se naći u odjeljku vanjskih linkova.
Klasifikacija Od razgraničenja motiva EF-šake 1973, porodica proteina EF-šaka se do sada proširila na najmanje 66 potporodica. Motivi EF-šaka podijeljeni su u dvije velike grupe:: Kanonske EF-šake , kao što je kod kalmodulina (CaM) i prokariotski protein kaleritrin sličan CaM. Kanonska EF-ručna petlja sa 12 ostataka vezuje Ca2+ uglavnom preko karboksilata ili karbonila bočnog lanca (pozicije sekvence petlje 1, 3, 5, 12). Ostatak na osi –X koordinira Ca2+ jon kroz premošteni molekul vode. EF-ručna petlja ima bidentatni ligand (Glu ili Asp) na osi –Z. Pseudo EF-šake se nalaze isključivo u N-krajevima proteina sličnih S100 i S100. Pseudo EF-ručna petlja sa 14 ostataka helatira Ca2+ prvenstveno preko karbonila u kičmi (pozicije 1, 4, 6, 9). Dodatne tačke: thumb|left|350px|Filogenetsko stablo porodice proteina EF-šake Proteini slični EF-u sa raznovrsnim bočnim strukturnim elementima oko Ca2+-vezujuće petlje su prijavljeni u bakterijama i virusima. Ovi prokariotski proteini nalik na EF-šakama su široko uključeni u signalizaciju Ca2+ i homeostazu u bakterija. Sadrže fleksibilne dužine Ca2+-vezujućih petlji koje se razlikuju od motiva EF-šaka. Međutim, njihova koordinacijska svojstva podsjećaju na klasične motive EF-šaka. Naprimjer, polukontinuirano mjesto vezivanja Ca2+ u proteinu koji vezuje D-galaktozu (GBP) sadrži petlju od devet ostataka. Ion Ca2+ koordinira sedam proteinskih atoma kisika, od kojih je pet iz petlje koja oponaša kanonsku EF-petlju, dok su druga dva iz karboksilatne grupe udaljenog Glu. Drugi primjer je novi domen pod nazivom Ekscalibur (venćelijski Ca2+-vezujući region) izoliran iz Bacillus subtilis. Ovaj domen ima konzerviranu Ca2+-vezujuću petlju sa 10 ostataka, zapanjujuće sličnu kanonskoj EF-šakioj petlji od 12 ostataka. Raznolikost strukture bočne regije ilustrovana je otkrićem domena sličnih EF-u u bakterijskim proteinima. Naprimjer, heliks–petlja–lanac umjesto strukture heliks–petlja–heliks nalazi se u periplazmatskom proteinu koji vezuje galaktozu (Salmonella typhimurium, ) ili proteinu koji veže alginat (Sphingomonas sp., ); ulazni heliks nedostaje u zaštitnom antigenu (Bacillus anthracis, ) ili dokerinu (Clostridium thermocellum, ) . Među svim do sada prijavljenim strukturama, većina motiva EF-šaka je uparena ili između dva kanonska ili jednog pseudo i jednog kanonskog motiva. Za proteine sa neparnim brojem EF-šaka, kao što je penta-EF-šaka kalpain, motivi EF-šaka su povezani homo– ili heterodimerizacijom. Nedavno identificirana EF-šaka koja sadrži ER Ca2+ protein senzora, stromne interakcijske molekule 1 i 2 (STIM1, STIM2), pokazalo se da sadrži Ca2+-vezujući kanonski motiv EF-šake koji se uparuje s neposrednom, nizvodno atipskom "skrivenom" ne-Ca2+-vezujućom EF-šakom. Motivi pojedinačne EF-šake mogu poslužiti kao moduli za prerade proteina: naprimjer, jedna EF-šaka u NKD1 i NKD2 proteinima veže neuređene (DVL1, DVL2, DVL3) proteine. Funkcionalno, EF-šake se mogu podijeliti u dvije klase: 1) signalni proteini i 2) proteini za puferovanje/transport. Prva grupa je najveća i uključuje najpoznatije članove porodice kao što su kalmodulin, troponin C i S100B. Ovi proteini obično prolaze kroz konformacijsku promjenu ovisna o kalciju koja otvara ciljno mjesto vezivanja. Drugu grupu predstavlja kalbindin D9k i ne prolaze kroz konformacijske promjene zavisne od kalcija.
Potporodice EPS15 domen homologije (EH) –
Primjeri
Ekvorin
Ekvorin je protein koji vezuje kalcijum (CaBP) izolovan iz Coelenterata Aequorea victoria. Ekvorin pripada porodici CaBP-ova EF-šaka, sa EF-šačnim petljama koje su blisko povezane sa CaBP-ima kod sisara. Osim toga, ekvorin se godinama koristi kao indikator Ca2+ i pokazalo se da je siguran i ćelije ga dobro podnose. Ekvorin se sastoji od dvije komponente – komponente koja vezuje kalcij apoekvorin (AQ) i hemiluminiscentne molekule koelenterazina. AQ dio ovog proteina sadrži EF-šačne domene za vezivanje kalcija.
Ljudski proteini
Ljudski proteini koji sadrže ovaj domen uključuju: ACTN1; ACTN2; ACTN3; ACTN4; APBA2BP; AYTL1; AYTL2 C14orf143; CABP1; CABP2; CABP3; CABP4; CABP5; CABP7; CALB1; CALB2; CALM2; CALM3; CALML3; CALML4; CALML5; CALML6; CALN1; CALU; CAPN1; CAPN11; CAPN2; CAPN3; CAPN9; CAPNS1; CAPNS2; CAPS; CAPS2; CAPSL; CBARA1; CETN1; CETN2; CETN3; CHP; CHP2; CIB1; CIB2; CIB3; CIB4; CRNN DGKA; DGKB; DGKG; DST; DUOX1; DUOX2 EFCAB1; EFCAB2; EFCAB4A; EFCAB4B; EFCAB6; EFCBP1; EFCBP2; EFHA1; EFHA2; EFHB; EFHC1; EFHD1; EFHD2; EPS15; EPS15L1 FKBP10; FKBP14; FKBP7; FKBP9; FKBP9L; FREQ; FSTL1; FSTL5 GCA; GPD2; GUCA1A; GUCA1B; GUCA1C hippocalcin; HPCAL1; HPCAL4; HZGJ IFPS; ITSN1; ITSN2; KCNIP1; KCNIP2; KCNIP3; KCNIP4; KIAA1799 LCP1 MACF1; MRLC2; MRLC3; MST133; MYL1; MYL2; MYL5; MYL6B; MYL7; MYL9; MYLC2PL; MYLPF NCALD; NIN; NKD1; NKD2; NLP; NOX5; NUCB1; NUCB2 OCM PDCD6; PEF1; PKD2; PLCD1; PLCD4; PLCH1; PLCH2; PLS1; PLS3; PP1187; PPEF1; PPEF2; PPP3R1; PPP3R2; PRKCSH; PVALB RAB11FIP3; RASEF; RASGRP; RASGRP1; RASGRP2; RASGRP3; RCN1; RCN2; RCN3; RCV1; RCVRN; REPS1; RHBDL3; RHOT1; RHOT2; RPTN; RYR2; RYR3 S100A1; S100A11; S100A12; S100A6; S100A8; S100A9; S100B; S100G; S100Z; SCAMC-2; SCGN; SCN5A; SDF4; SLC25A12; SLC25A13; SLC25A23; SLC25A24; SLC25A25; SPATA21; SPTA1; SPTAN1; SRI TBC1D9; TBC1D9B; TCHH; TESC; TNNC1; TNNC2 USP32 VSNL1 ZZEF1
Reference
Dopunska literatura
Vanjski linkovi
Kategorija:Proteini Kategorija:Proteinske natporodice