A PA klán (vegyes nukleofilú proteázok, A szupercsalád) a szerkezeti homológia alapján azonosított közös őssel rendelkező legnagyobb proteázcsalád. Tagjai chimotripszinszerű szerkezettel és hasonló proteolízis-mechanizmussal rendelkeznek, de hasonlóságuk 10%-nál is kisebb lehet. Cisztein- és szerinproteázok (eltérő nukleofilok) is tagjai. A család tagjai találhatók növényekben, állatokban, gombákban, eubaktériumokban, archeákban és vírusokban.

A katalitikus hármas elnevezés több hidrolízist végző proteázklánra való használata a konvergens evolúció példája. A PA klán katalitikus hármasának eltérései az enzimek aktív helyeinek divergens evolúciójára példák.

Története Az 1960-as években egyes proteázok hasonló szekvenciáját fedezték fel, mely az evolúciós hasonlóságukat jelentette. Ezeket a chimotripszinszerű szerinproteázokhoz (ma S1 család) sorolták. Miután ezek és más proteázok szerkezetét röntgenkrisztallográfiával az 1970-es és 1980-as években felismerték, kiderült, hogy egyes vírusproteázok, például a dohányfoltosságvírus-proteáz szerkezeti homológiát mutattak, bár nem volt a szekvencia hasonló, és a nukleofil is eltért. Szerkezeti homológia alapján létrehoztak egy fehérje-szupercsaládot, melyet később PA klánnak neveztek el a MEROPS osztályozási rendszer alapján. A további szerkezetek megismerésével további családok kerültek a PA klánba.

Etimológia A P a vegyes nukleofilú proteázokat jelenti. Az A azt jelenti, hogy ez volt az első azonosított proteázklán (vannak továbbá PB, PC, PD és PE klánok is).

Szerkezet

bélyegkép|jobbra|500px|A TEV proteáz felszíni szerkezete. A C-terminális kiterjesztés csak a PA klán virális tagjaiban van jelen a) kék ciklikus szerkezettel, b) másodlagos szerkezettel és c) b-faktorral (a nagyobb szélesség nagyobb rugalmasságot jelent) a TEV proteáz szerkezetéhez. A szubsztrát feketével, az aktív hely hármasa pirossal van jelölve. Az utolsó 15 aminosav nem látható, mert túl rugalmasak. (PDB: 1lvm, 1lvb) Bár csak 10%-os szekvenciahasonlóságot mutatnak, a PA-klán vírusokból, prokariótákból és eukariótákból izolált tagjai szerkezeti homológiát mutatnak, és szerkezeti hasonlóság alapján elrendezhetők (például DALI-val).

Kettős β-redő A PA-klán proteázainak közös jellemzője a két β-redő, ahol a kovalens katalízist sav-hisztidin-nukleofil katalitikus hármas végzi. A hordók egymásra merőlegesen helyezkednek el, és hidrofób molekularészek tartják össze. A hármas részei a két hordó közt megoszlanak, így a katalízis a felületen történik.

Virális proteázgyűrű A kettős β-redő mellett egyes vírusproteázok (például a TEV proteáz) hosszú, rugalmas C-terminális gyűrűvel rendelkeznek, mely a szubsztrátot teljesen elfedi, és kötőalagutat hoz létre. Ez szorosan kötődő térrészeket hoz létre, így a szubsztrát oldalláncai (P6–P1’) egy komplementer helyhez (S6–S1’) kötődik, a specificitást az enzim és a szubsztrát nagy érintkezési felülete biztosítja. Az ezzel nem rendelkező sejtproteázok, például a tripszin specificitása kisebb.

Evolúció és funkció Katalitikus aktivitás bélyegkép|450px|Katalitikus hármasok divergens evolúciója eltérő nukleofilok használatára. A képen a chimotripszin (S1 család) szerin- és a TEV proteáz (C3 család) ciszteinhármasa van. A strukturális homológia alapján a PA klán tagjai azonos szerkezetű közös ősből származnak. Bár mindegyik tagja kétlépéses nukleofil katalízist végez, egyes családok szerint, mások ciszteint használnak nukleofilként. A szupercsalád így különleges példa a divergens enzimevolúcióra, mivel a központi katalitikus molekularészlet megváltozott egyes családokban. Emellett az irányított evolúcióról kiderült, hogy képes ciszteinproteázt aktív szerinproteázzá alakítani. A PA klán minden sejtben aktív tagja szerinproteáz, azonban a vírusproteázok közt vannak szerin- és ciszteinproteáz-családok. Ezek többsége endopeptidáz, az exopeptidázok S46 családja kivétel. Biológiai szerep és szubsztrátspecificitás A központi katalitikus részletben való divergencia mellett jelentős divergens evolúció történt a funkcióban. A PA klán tagjai megtalálhatók eukariótákban, prokariótákban és vírusokban, és számos funkciót töltenek be. Az emlősökben egy részük a véralvadásban fontos (például a trombin), így nagymértékű a szubsztrátspecificitásuk, míg mások az emésztésben (például a tripszin), így szubsztrátspecificitásuk kisebb. Egyes kígyómérgek is ilyen fehérjék, például a Crotalinae hemotoxinja, és a véralvadásba avatkoznak be. Ezenkívül a baktériumok (például a Staphylococcus aureus) exfoliatint bocsátanak ki, mellyel a gazdaszervezet szöveteit sértik és emésztik meg. Sok vírus genomját egyetlen poliproteinként expresszálja, és a PA-klánba tartozó proteázt használja ennek működésképes részekre bontásában (például ilyen vírusok a poliovírus, a norovírus, ilyen proteázok például a TEV proteázok).

Ezenkívül a szupercsaládba tartoznak pszeudoenzimek, ahol a katalitikus hármas tagjai megváltoztak, és kötőfehérjékként működnek. Például a heparinkötő azurocidin esetén a nukleofil helyén glicin, a hisztidin helyén szerin van.

Családok A PA klánban a családokat katalitikus nukleofilnak megfelelően jelölik. A teljes PA klán szekvenciahomológiájának hiánya ellenére szekvenciahasonlósággal azonosíthatók az egyes családjai.

Család Példák Ismert szerkezet?C03polio-típusú pikornain 3C (poliovirus)C04dohányfoltosságvírus-proteáz (dohányfoltosság-vírus)C24nyúlvérzésvírus 3C-szerű peptidáz (nyúlvérzésvírus)C30terjedőgasztroenteritiszvírus-szerű főpeptidáz (terjedőgasztroenteritisz-vírus)C37kalicivirin (Southampton-vírus)C62okavírus 3C-szerű peptidáz (okavírus)C74pestivírus N52 peptidáz (marhahasmenés-vírus 1)C99iflavírus-feldolgozópeptidáz (Ectropis obliqua picorna-szerű vírus)C107alfamezonivírus 3C-szeű peptidáz (Cavally-vírus)S01chimotripszin A (Bos taurus)S03togavirin (Sindbis-vírus)S06IgA-specifikus szerin-endopeptidáz (Neisseria gonorrhoeae)S07flavivirin (sárgalázvírus)S29hepacivirin (hepatitis C-vírus)S30potivírus P1 peptidáz (szilvahimlővírus)S31pestivírus NS3-poliprotein-peptidáz (marhahasmenés-vírus 1)S32lóarterivírus-szerinpeptidáz (lóarteritisz-vírus)S39szobemovírus-peptidáz (Dactylis-mozaikvírus)S46dipeptidil-peptidáz 7 (Porphyromonas gingivalis)S55SpoIVB-peptidáz (Bacillus subtilis)S64Ssy5 peptidáz (Saccharomyces cerevisiae)S65pikornainszerű ciszteinpeptidáz (Breda-1 torovírus)S75karikakeszegvírus-szerinpeptidáz (karikakeszeg-vírus)

Jegyzetek

Fordítás

Kapcsolódó szócikkek metalloproteáz Homológia További információk MEROPS : fehérje-adatbázis Superfamily : fehérjeszerkezet-adatbázis

Kategória:Fehérjék