Məlumat

C7. GAP və GEF - TBA - Biologiya

C7. GAP və GEF - TBA - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Əvvəlki bölmələrdə kiçik GDP/GTP bağlayıcı protein Ras təqdim edildi. Ras daxili GTPase aktivliyinə malikdir, buna görə də aktiv Ras özünü deaktiv edəcək.

Ras, hamısı GTPase aktivliyinə malik olan kiçik G zülallarından ibarət böyük bir ailənin yalnız bir üzvüdür. Bununla birlikdə, onlar zəif GTPazlardır, buna görə də GTP -ni GSYİH -ə avtokatalitik olaraq bağlamağa kömək edirlər. Hüceyrə funksiyası üçün o qədər vacibdir ki, GAP -lər və GEF -lərin digər iki sinfi bağlanmış GTP balansını modulyasiya edərək fəaliyyətlərini tənzimləmək üçün mövcuddur. zülal forması) və ÜDM (kiçik G zülalının hərəkətsiz forması).

  • GAP - GTPase Aktivləşdirici Zülallar: Bu zülallar, bağlanmış GTP -nin hidrolizini asanlaşdırır, bu səbəbdən G zülalının fəaliyyətini tənzimləyir.
  • GEF - GTP Mübadilə Faktorları: Bu zülallar GTP mübadiləsinə ÜDM -i asanlaşdırır və G proteinini aktivləşdirir.

Bu zülalları təsvir etməzdən əvvəl kiçik G zülalları ailəsini daha yaxşı başa düşməliyik.

Kiçik G zülalları

Kiçik G zülallarının super ailəsi 5 alfa spiral, 6 beta zəncir və birləşdirici döngə ilə ümumi 20K molekulyar ağırlıqlı katalitik (GTPase) domeninə malikdir. Kiçik G zülalları GTP ilə əlaqəli formada "aktivdir". GTP-nin ÜDM-ə hidrolizi zülalın qeyri-aktiv olmasına səbəb olur.

Əhəmiyyətli hissələri Ras GTP bağlanması üçün lazımdır:

  • fosfat bağlayan (P döngəsi), qalıqlar 10-16 (aşağıda tünd mavi iz);
  • keçid bölgələri I (30 - 37, açıq mavi iz) və II (60 - 76, yaşıl iz), GTP -ni sandviç edən çevik döngələrdir.

Bunlar aşağıda və Jsmol -da göstərilmişdir.

Jmol: H-Ras: GTP kompleksi (5p21) Jmol14 (Java) | JSMol (HTML5)

Aşağıdakı animasiya şəkli H-Ras zülalının GTP ilə əlaqəli forması (mavi, pdb id 5p21) və ÜDM forması (qırmızı, pdb id 4q21) arasındakı struktur fərqləri göstərir. Bir sarmal və yaxınlıqdakı döngələr narahatdır.

İnsanlarda təxminən 150 nəfərlik bir ailəni təşkil edən kiçik G zülallarının bir çox fərqli növləri var. Budur, bir çox siqnal ötürmə yolunda bağladıqları və tənzimlədikləri seçilmiş hədəf zülallardan bəziləri. UniProt-dan götürülmüş hədəf bağlayıcı zülalların qısa təsviri də verilmişdir.

Arf (Q8N726 (ARF_HUMAN): G1 və G2 fazalarında hüceyrə tsiklini dayandırmağa qadirdir. Şiş bastırıcı rolunu oynayır. MDM2 -yə bağlanır və nukleolusta parçalanaraq nukleositoplazmik bağlamasını bloklayır. Bu, MDM2 -ni blok edərək MDM2 -nin onkogen təsirini maneə törədir. p53-ün deqradasiyasına və p53-ə bağlı transaktivasiyanın və apoptozun artmasına səbəb olur. Ayrıca, siklin B1/CDC2 komplekslərinin aktivləşməsini maneə törətməklə p53-dən asılı olmayan şəkildə G2 həbsini və apoptozu induksiya edir. BCL6-ya bağlanır və BCL6-nın səbəb olduğu transkripsiyalı repressiyanı aşağı tənzimləyir. E2F1 və MYC -yə bağlanır və onların transkripsiya aktivator aktivliyini bloklayır, lakin MYC transkripsiya repressiyasına heç bir təsiri yoxdur. TOP1/TOPOI -yə bağlanır və aktivliyini stimullaşdırır. NPM1/B23 ilə qarşılıqlı əlaqə qurur və polyubiquitinasiyasını və parçalanmasını təşviq edir, beləliklə rRNA işlənməsini maneə törədir. qaralma. UBE2I/UBC9 ilə qarşılıqlı əlaqə qurur və MDM2 və E2F1 daxil olmaqla bir sıra bağlayıcı tərəfdaşlarının sumoylamasını artırır. HUWE1-ə bağlanır və onun ubiquitin ligase aktivliyini azaldır. Süd vəzinin inkişafı zamanı hüceyrələrin çoxalması və apoptozun idarə olunmasında rol oynaya bilər. İsoform smARF otofajiya və kaspazdan asılı olmayan hüceyrə ölümünün tənzimlənməsində iştirak edə bilər; qısamüddətli mitoxondrial izoform C1QBP ilə sabitləşir: vezikulyar zülalların ticarətində istifadə olunur;

Ran (P62826 (RAN_HUMAN): Zülalların və RNT-lərin nüvəsindən həm idxal, həm də ixracda iştirak edən, nukleositoplazmik nəqliyyatda iştirak edən GTPaza. Sitoplazmatik ÜDM ilə nükleotid mübadiləsi və GTP hidrolizi ilə nüvə GTP-bağlı bir vəziyyət arasında dəyişir. Nüvə importin beta kimi idxal reseptorları, alt qatlarını yalnız GTP-bağlı RAN olmadığı təqdirdə bağlayır və ixrac reseptorları əks istiqamətdə davranarkən GTP-bağlı RAN ilə birbaşa qarşılıqlı təsir nəticəsində sərbəst buraxılır. düzgün bölmə və protein idxalı/nüvəsinə ixracı ilə yanaşı RNT ixracatı ilə əlaqəli nəqliyyatın istiqamətləndirilməsini təmin etmək;

Rab (beyində Ras analoqu, P62491 (RB11A_HUMAN)): ÜDM-ə bağlı bir forma və veziküllərin əmələ gəlməsi, hərəkəti, bağlanması və birləşməsindən birbaşa məsul olan müxtəlif aşağı axın efektlərini membranlara cəlb edə bilən aktiv GTP-yə bağlı bir forma. Bu Rab endositik təkrar emalı tənzimləyir. Sitokinez zamanı membran çatdırılmasının əsas tənzimləyicisi kimi çıxış edir. MYO5B və RAB8A ilə birlikdə epitel hüceyrələrinin polarizasiyasında iştirak edir. RAB3IP, RAB8A, ekzosit kompleksi, PARD3, PRKCI, ANXA2, CDC42 və DNMBP ilə birlikdə PODXL-in apikal membranın başlanğıc yerlərinə (AMIS), apikal səthin əmələ gəlməsinə və lümenogenezə transsitozunu təşviq edir. MYO5B ilə birlikdə plazma membranına CFTR alverində və polarizasiya edilməmiş hüceyrələrdə TF (Transferrin) geri çevrilməsində iştirak edir. NPC1L1 -in plazma membranına nəqli üçün MYO5B və RAB11FIP2 ilə kompleksdə tələb olunur. CDH1 -in Golgi aparatından plazma membranına çeşidlənməsi və bazolateral nəqlində iştirak edir. FCGRT (monomerik Ig G Fc bölgəsinin reseptoru) bazolateral membranlara geri çevrilməsini tənzimləyir. Melanozom nəqlində də rol oynaya bilər və melanositlərdən salınması vezikulyar trafik yollarını tənzimləyir. ;

Rho (P61586 (RHOA_HUMAN): Plazma membran reseptorlarını fokal yapışmaların və aktin stress liflərinin yığılması ilə birləşdirən siqnal ötürülməsi yolunu tənzimləyir. Hüceyrə dövrü sitokinezi zamanı miyozin kontraktil halqasının formalaşması üçün tələb olunan mikrotubuldan asılı siqnalda iştirak edir. yarıqların əmələ gəlməsində vacib rol oynayır. Keratinosit hüceyrə-hüceyrə yapışmasının apikal qovşağının meydana gəlməsi üçün lazımdır. PKN2 kinaz aktivliyini stimullaşdırır. PLCE1-in aktivatoru ola bilər. GTP üçün ÜDM mübadiləsini təşviq edən ARHGEF2 ilə aktivləşdirilir. SPATA13 üçün vacibdir. hüceyrə miqrasiyasının və yapışmanın yığılması və sökülməsinin vasitəçiliyi ilə tənzimlənməsi.MEMO1-RHOA-DIAPH1 siqnal yolu hüceyrə korteksindəki mikrotubulların ERBB2-dən asılı sabitləşməsində mühüm rol oynayır.O, APC və CLASP2-nin hüceyrə membranına lokalizasiyasına nəzarət edir. GSK3B fəaliyyətinin tənzimlənməsi. Öz növbəsində membrana bağlı APC, MACF1-in hüceyrə membranına yerləşdirilməsini tələb edir. mikrotübülün tutulması və sabitləşməsi üçün hazırlanmışdır. Plazma membran reseptorlarını fokus yapışmaları və aktin stress lifləri ilə birləşdirən siqnal ötürmə yolunu tənzimləyir. Öz növbəsində, membrana bağlı APC, mikrotübülün tutulması və sabitləşməsi üçün lazım olan hüceyrə membranına MACF1-in lokalizasiyasına imkan verir (Bənzərliyə görə). CHRM1 aktivləşməsinə cavab olaraq hüceyrə səthindəki yerini azaldaraq KCNA2 kalium kanalının fəaliyyətini tənzimləyir; sitoskeletonun yenidən təşkilində iştirak edən KCNA2 endositozunu təşviq edir. mitoxondrial versiya mitoxondrial alverdə iştirak edir;

Ras: PLCE1 ilə qarşılıqlı əlaqə qurur (PubMed: 11022048). TBC1D10C (PubMed:17230191) ilə qarşılıqlı əlaqədədir. RGL3 ilə qarşılıqlı əlaqə qurur (Bənzərliyə görə). HSPD1 ilə qarşılıqlı əlaqə qurur (Oxşarlığa görə). Ən azı BRAF, HRAS, MAP2K1, MAPK3 və RGS14 (oxşarlığa görə) olan bir kompleksdə tapılmışdır. RGS14 (RBD 1 domeni vasitəsilə) ilə qarşılıqlı əlaqə qurur (aktiv GTP ilə əlaqəli forma) (Oxşarlığa görə). RASGRP1 və DGKZ ilə bir siqnal kompleksi yaradır (PubMed: 11257115). RASSF5 ilə əlaqə qurur (PubMed: 18596699). PDE6D ilə əlaqə qurur (PubMed: 11980706). IKZF3 ilə əlaqə qurur (PubMed: 10369681). RACK1 ilə əlaqə qurur (PubMed: 14500341). PIK3CG ilə qarşılıqlı əlaqə qurur; qarşılıqlı təsir membranın cəlb edilməsi və PI3K qamma kompleksinin PIK3CG: PIK3R6 (Oxşarlığa görə) beta-qamma G zülalının dimerindən asılı aktivləşməsi üçün tələb olunur. Bir çox siqnal ötürülməsi yollarında tapılan RAPGEF2 ilə qarşılıqlı əlaqə qurur; Hüceyrə yayılmasının tənzimlənməsində mühüm rol oynayır (PubMed: 23698361, PubMed: 22711838). Şiş supressor genlərinin transkripsiya susdurulmasını stimullaşdırmaqla onkogen hadisələrin təşviqində rol oynayır.

Kiçik G zülalları molekulyar keçidin əsas formasıdır. Mürəkkəbliyi əlavə etmək üçün insan genomunda təxminən 150 var. Tənzimlənməyəcək qədər vacibdir. Yəqin ki, insan xərçəng hüceyrələrində ən çox rast gəlinən mutasiya Ras (H, K və N formasında) bir amin turşusu dəyişikliyi ilə əlaqədardır. GTPase aktivliyi mutasiya ilə inhibə edilərsə, protein konstitusiya olaraq aktiv ola bilər. Belə bir Ras mutasiyası mədəaltı vəzi xərçənglərinin demək olar ki, 90%-də rast gəlinir. Beləliklə, tədqiqatçılar onun GTPase fəaliyyətini maneə törədən dərmanlar hazırlamağa çalışırlar. Bunun çətin olduğu sübut olundu, çünki onun dərmanı bağlaya bilən çox az hədəf cibləri var.

Kiçik G zülallarının tənzimlənməsi: GAP və GEF

Kiçik G zülallarının kritik əhəmiyyətini nəzərə alaraq, onların açılma/söndürmə fəaliyyətlərinin mükəmməl şəkildə tənzimlənəcəyi bioloji məna kəsb edir. Həqiqətən, onlar. GTP və ya GDP-nin zülala bağlı olub olmadığını müəyyən edərək onları tənzimləmək üçün iki zülal ailəsi inkişaf etmişdir (müvafiq olaraq aktiv və qeyri-aktiv kiçik G proteininə gətirib çıxarır). Bir ailə, GTPase aktivləşdirən zülallar (GAP) bağlı GTP-nin hidrolizini asanlaşdırır, zülalın inhibe edilməsinə səbəb olur. Digər zülallardır GTP mübadilə zülalları (GEFs), proteini aktivləşdirərək GTP-nin ÜDM-ə mübadiləsini asanlaşdırır.

Ras GAP və GEF-lərin, eləcə də Ras ilə qarşılıqlı əlaqədə olan müxtəlif zülalların fəaliyyəti aşağıdakı şəkildə təsvir edilmişdir.

Boşluqlar - GTPase Aktivləşdirən Zülallar

GTP -nin qamma fosfatının Ras -də su ilə hidrolizi, iki eksenel və üç ekvatorial ligandlı P -yə beş fazalı keçid vəziyyəti ilə davam edir. Keçid vəziyyətində inkişaf edən yük, adətən Ras -in katalitik sahəsindəki katalitik qalıqlarla sabitləşərdi. Bununla birlikdə, Ras zəif GTPase -dir. Orada GAP gəlir. Ras/GAP kompleksində GAP, Arg 789-u GAP-da Ras-bağlı GTP parçalanması üçün keçid vəziyyətini sabitləşdirəcək bir mövqedə yerləşdirir. Bu Arg 789, GPCR siqnalını maneə törədən bir heterotrimerik G zülalının Galpha inhibitor alt birimindəki Arg 178 ilə demək olar ki, eyni mövqedədir. Bu argininlərin hər ikisi oxşar katalitik funksiyaya malikdir.

Jmol: H-Ras: Ras GAP kompleksi (1wq1) Jmol14 (Java) | JSMol (HTML5)

GEFs - GTP Mübadilə Faktoru

Bir dəfə Rasə bağlandıqda ÜDM çox yavaş ayrılır. Dəyərlər 10-5 saniyə-1 Kiçik bir G zülalından ÜDM -nin ayrılmasının birinci nizam sabitliyi üçün bildirilmişdir. Diffuziyanın kompleks üçün sürət sabitində idarə olunduğunu fərz etsək, KD G zülalı üçün: ÜDM kompleksi 0.1 pM, yarı ömrü də lac repressoruna bənzər 0,8 gün olardı: DNA operator kompleksi. Beləliklə, protein GTP -yə bağlandıqda, əslində qapalı vəziyyətdə kilidlənir. Bəs onu tez bir zamanda yenidən aktivləşdirmək lazımdırsa? GTP -nin əvəzlənməsi üçün ÜDM -in ayrılma dərəcəsi necə artırıla bilər? Əgər dissosiasiya olsaydı, GTP onu tez bir zamanda əvəz edə bilər, çünki tarazlıq nöqteyi-nəzərindən Ras və digər kiçik G zülalları hüceyrədəki konsentrasiyası daha yüksək olduğundan GTP bağlanmasına üstünlük verərdi.

ÜDM-in dissosiasiya dərəcəsini dəyişməyin bir sıra yollarını təsəvvür etmək olar. Üzvi kimyada bir çox suallara tələbələrin sevimli cavabı sterik effektləri çağırmaqdır. Biokimyada analoq tez-tez konformasiya dəyişiklikləridir. Rasın uyğunluğunu necə dəyişdirə bilərsiniz ki, GTP bağlanmasına üstünlük verə bilsin? Bu, ligandların bağlanması və ya daha çox ehtimal ki, siqnal prosesinin bir hissəsi kimi fosforlaşma kimi post-tərcümə modifikasiyası ilə baş verə bilər. Kiçik G zülalları vəziyyətində başqa bir mexanizm ortaya çıxır: bağlı bir ÜDM üçün GTP mübadiləsini təşviq edən başqa bir proteinin, GTP Mübadilə Faktorunun və ya GF -nin bağlanması. Ras:GEF:ÜDM kompleksində k-da 10.000 artım varsasöndür GTP üçün, bağlı ÜDM -in yarı ömrü 7 saniyədir.

Ras ilə kompleksdə olan Ras GEF, SOS -un kristal quruluşu, mexanizmi ətraflı anlamağa imkan verir. Bir sitoplazmik zülal olan SOS, aktiv Rasin olduğu hüceyrə membranına cəlb edilir, membrana fanesil hidrofobik bir əlavə ilə tökülür.

Jmol: H-Ras: SOS (a GEF) kompleksi (1bkd) Jmol14 (Java) | JSMol (HTML5)

SOS -un Ras -ə bağlanması nəticəsində yaranan uyğunlaşma dəyişikliyinin daha yaxşı görünüşü, Ras: GSYİH kompleksi (pdb id 4q21) və Ras: SOS -da tək Ras arasındakı Ras quruluşlarının fərqini göstərən aşağıdakı şəkillərdə və Jmol fayllarında göstərilmişdir. (pdb id 1bkd) kompleks). Ras strukturunda 1-ci keçiddə Ras:SOS kompleksindən böyük sürüşməni qeyd edin. Bu, ÜDM -in "qaça biləcəyi" bir "boşluq" çuxuru buraxır.

İştirakçılar

  • Prof. Henry Jakubowski (St. Benedict Kolleci/St John Universiteti)


Videoya baxın: دور الشبكة الساركوبلازمية في الخلايا العضلية. الأحياء. علم الأحياء البشري (Noyabr 2022).