Et proteindomæne er en funktionel og strukturel del af et proteinmolekyle, der kan fungere, eksistere og udvikles uafhængigt af resten af proteinkæden. Mange proteiner består af flere strukturelle domæner, ligesom et domæne kan være genbrugt og bevaret i en række forskellige proteiner med den samme, en lignende eller en forskellig funktion.
Et domæne danner en kompakt tertiær struktur, dvs. tredimensionel struktur. Domæner kan variere i længde fra mellem ca. 25 aminosyrer op til mere end 500 aminosyrer i længden. De korteste domæner, såsom zink-fingrene, er stabiliseret af metalioner eller disulfid-broer. Der kan skelnes mellem domæner, der har strukturel funktion, enzymatisk funktion og en molekyle-bindende funktion.
Ligesom de mindre moduler og motiver kan domæner betragtes som den biologiske evolutions byggeklodser, der kombineres i forskellige arrangementer for at danne proteiner med forskellige og nye funktioner. Genbrug af domæner og udvikling af nye funktioner er et eksempel på molekylær evolution.Protein Domains, Motifs, and Folds in Protein Structure. Libre Texts 2020
Enzymatiske domæner
TIM-tønden (TIM barrel efter enzymet triosephosphate isomerase) er et af de mest bevarede, modificerede og genbrugte proteindomæner. Mere end 26 enzymfamilier, dvs. mere end 300 distinkte enzymer bruger TIM-tønden som basis for det enzymatiske sæde som f.eks. i enzymet pyruvatkinase. TIM-tønden består af otte α-helixer alternerende med otte parallelle β-kæder (se billederne) uden ret meget sekvenshomologi, dvs. uden ret mange ligheder i rækkefølgen af aminosyrer.
Tryptophanhydroxylase er et enzym, der ligesom andre hydroxylaser består af tre domæner, hvoraf det ene er det katalytiske domæneTryptophanhydroxylase i Proteopedia. De to andre domæner er et N-terminalt regulatorisk domæne og et mindre C-terminalt tetrameriseringsdomæne.
DNA-bindende domæner
Der er formentlig mere end 2000 proteiner med DNA-bindende domæner i menneskets genom. Et DNA-bindende domæne (ofte kaldet DBD) kan binde sig til en specifik DNA-sekvens eller have en generel affinitet til DNA. De DNA-bindende proteiner er bl.a. involveret i DNA-metabolisme og regulering af genekspressionen som f.eks. transkriptionsfaktorer. For eksempel er kernereceptorer transkriptionsfaktorer der ud over det DNA-bindende domæne (se illustrationen for oven) også har frie andre domæner inkl. det ligandbindende domæne. An overview of the structures of protein-DNA complexes. Genome biology 2000
Leucinlynlåsen (leucine zipper, bZIP) er et meget udbredt domæne, en dimer af et strukturmotiv bestående af en alpha-helix med aminosyren leucin på hver syvende plads. Leucinlynlåsen findes som det DNA-bindende domæne i transkriptionsfaktorer i alle eukaryoter.
Tre andre vigtige familier af DNA-bindende domæner er:
Helix-turn-helix Helix-hairpin-helix Zink-finger
RNA-bindende domæner
Der er formentlig mere end 2000 proteiner med RNA-bindende domæner i menneskets genom. De er bl.a. involveret i RNA-metabolisme, transskription, translation og regulering af genekspressionen. De fleste RNA-bindende proteiner består af flere små RNA-bindende domæner.FROM STRUCTURE TO FUNCTION OF RNA BINDING DOMAINS. Madame Curie Bioscience Database 2011Comprehensive Identification of RNA-Binding Domains in Human Cells. MolecularCell 2016
De fire vigtigste familier af RNA-bindende domæner er:
RNA-genkendelsesmotiver (4 β-strenge og 2 α-helicer) zink-finger KH-domæner (efter K-homologi) og dsRNA-bindende motiver (dobbeltstrenget RNA)
Proteinbindende domæner
Her er nogle eksempler på protein-bindende domæner:
Ig-domænet, immunoglobulin-domænet eller det immunglobulin-lignende domæne træffes i hundredvis af proteiner, antistoffer, celleadhæsionsproteiner og receptortyrosinkinase m.fl., der tilsammen udgør immunglobulin-superfamilien (IGSF). Den extracellulære del af NCAM (neuronal cell adhesion molecule) består af fem antistof-lignende (immunoglobulin-like (Ig) domains) og to fibronectin type III (FNIII) domæner.Structure and Interactions of NCAM Ig1-2-3 Suggest a Novel Zipper Mechanism for Homophilic Adhesion. ScienceDirect Structure 2003 Immunglobulin-domænet kan udover proteiner også binde til andre ligander.
SH2-domænet (efter Src Homology 2) findes i Src-onkoproteinet og mange andre proteiner i signaltransduktionen. SH2-domæner tillader proteinerne at binde sig til fosforyleret tyrosin, bl.a. i reaktionsvejene fra receptortyrosinkinase.
SH3-domænet (efter Src homology 3) er et lille domæne af omkring 60 aminosyrer og findes i en række proteiner med forskellig funktion bl.a. enzymer (phosphatidylinositol 3-kinaser og phospholipaser). SH3-domæner binder til proteiner med en primær struktur med tætsiddende proliner.
For flere eksempler se afsnittet Domains her :en:Protein–protein interaction
Membran-bindende domæner
Det fosfolipid-bindende PH-domæne (efter Pleckstrin homology domain) er et domæne bestående af omkring 120 aminosyrer og findes i en lang række proteiner i cytoskelettet og signaltransduktion.
Transmembrane domæner
Et transmembran-domæne er et hydrofobt stykke af en α-helix, en aminosyre-kæde der krydser en cellemembran eller en intracellulær membran. Transmembrane proteiner kaldes ofte bare membranproteiner; de kan bestå af alt fra en til ... transmembrane domæner. Typiske eksempler er tetraspaninerne med fire transmembrane domæner og 7TM-receptorerne.
Genbrug
Genbrug af domæner og udvikling af nye funktioner er et eksempel på molekylær evolution. Eksempelvis er der omkring 260 humane proteiner med .
Specielle domæner
En speciel gruppe domæner er de såkaldte mikroproteiner, små proteiner eller peptider, der kun består af et domæne.
Se også
Toll-like receptor Galectin
Henvisninger
Kategori:Biokemi Kategori:Proteiner Kategori:Proteinstruktur