Białko tetrameryczne
Białko tetrameryczne to białko o czwartorzędowej strukturze czterech podjednostek (tetrameryczne). Homotetramery mają cztery identyczne podjednostki (takie jak S-transferaza glutationowa ), a heterotetramery to kompleksy różnych podjednostek. Tetramer można złożyć jako dimer dimerów z dwiema homodimerowymi (takimi jak dehydrogenaza sorbitolu ) lub dwiema podjednostkami heterodimerowymi (takimi jak hemoglobina ).
Oddziaływania podjednostek w tetramerach
Oddziaływania między podjednostkami tworzącymi tetramer są determinowane głównie przez oddziaływania niekowalencyjne. Efekty hydrofobowe , wiązania wodorowe i oddziaływania elektrostatyczne są głównymi źródłami tego procesu wiązania między podjednostkami. Uważa się , że w przypadku białek homotetramerycznych, takich jak dehydrogenaza sorbitolu (SDH), struktura ewoluowała, przechodząc od struktury monomerycznej do dimerycznej i ostatecznie tetramerycznej w ewolucji. Proces wiązania w SDH i wielu innych enzymach tetramerycznych można opisać przyrostem energii swobodnej który można określić na podstawie szybkości asocjacji i dysocjacji. Poniższy obraz przedstawia montaż czterech podjednostek (A, B, C i D) w SDH.
Wiązania wodorowe między podjednostkami
Wykazano, że sieci wiązań wodorowych między podjednostkami są ważne dla stabilności tetramerycznej czwartorzędowej struktury białkowej . Na przykład badanie SDH, w którym zastosowano różne metody, takie jak dopasowanie sekwencji białek , porównania strukturalne, obliczenia energii, eksperymenty z filtracją żelową i eksperymenty z kinetyką enzymów, może ujawnić ważną sieć wiązań wodorowych, która stabilizuje tetrameryczną czwartorzędową strukturę w SDH ssaków .
Tetramery w immunologii
W immunologii tetramery MHC można stosować w testach tetramerowych do ilościowego określania liczby komórek T specyficznych dla antygenu (zwłaszcza komórek T CD8 +). Tetramery MHC oparte są na rekombinowanych cząsteczkach klasy I , które poprzez działanie bakteryjnej BirA zostały biotynylowane. Cząsteczki te są fałdowane z peptydem będącym przedmiotem zainteresowania i β2M i tetrameryzowane przez fluorescencyjnie znakowaną streptawidynę . (Streptawidyna wiąże się z czterema biotynami na cząsteczkę.) Ten odczynnik tetramerowy będzie specyficznie znakował komórki T, które wyrażają receptory komórek T, które są specyficzne dla danego kompleksu peptyd-MHC. Na przykład tetramer Kb/FAPGNYPAL będzie specyficznie wiązał się z cytotoksycznymi komórkami T specyficznymi dla wirusa Sendai u myszy C57BL/6. Specyficzne odpowiedzi antygenowe można mierzyć jako limfocyty T CD8+, tetramer+ jako frakcję wszystkich limfocytów CD8+.
Powodem zastosowania tetrameru, w przeciwieństwie do pojedynczej znakowanej cząsteczki MHC klasy I, jest to, że tetraedryczne tetramery mogą wiązać się z trzema TCR jednocześnie, umożliwiając specyficzne wiązanie pomimo niskiego (1 mikromolarny) powinowactwa typowego peptydu klasy I -interakcja TCR. Można również wytworzyć tetramery MHC klasy II , chociaż w praktyce są one trudniejsze w obróbce.
Homotetramery i heterotetramery
Honotetramer jest kompleksem białkowym składającym się z czterech identycznych podjednostek, które są połączone, ale nie są związane kowalencyjnie . I odwrotnie, heterotetramer jest kompleksem złożonym z 4 podjednostek, w którym różni się jedna lub więcej podjednostek.
Przykłady homotetramerów obejmują:
- enzymy, takie jak beta-glukuronidaza ( na zdjęciu )
- czynniki eksportowe, takie jak SecB z Escherichia coli
- magnezu , takie jak CorA.
- lektyny, takie jak Concanavalin A
- IMPDH i IMPDH2
Przykłady heterotetramerów obejmują hemoglobinę ( na zdjęciu ), receptor NMDA , niektóre akwaporyny , niektóre receptory AMPA , a także niektóre enzymy .
Oczyszczanie heterotetramerów
Chromatografia jonowymienna jest przydatna do izolowania określonych heterotetramerycznych zespołów białkowych, umożliwiając oczyszczanie określonych kompleksów zarówno na podstawie liczby, jak i pozycji naładowanych znaczników peptydowych. Chromatografię powinowactwa do niklu można również zastosować do oczyszczania heterotetrameru.
Uzupełnienie wewnątrzgenowe
Wiele kopii polipeptydu kodowanego przez gen często może tworzyć agregat określany jako multimer. Kiedy multimer jest tworzony z polipeptydów wytwarzanych przez dwa różne zmutowane allele określonego genu, mieszany multimer może wykazywać większą aktywność funkcjonalną niż niezmieszane multimery utworzone przez każdy z mutantów osobno. Kiedy mieszany multimer wykazuje zwiększoną funkcjonalność w stosunku do niezmieszanych multimerów, zjawisko to określa się jako komplementację wewnątrzgenową . U ludzi liaza argininobursztynianowa (ASL) jest enzymem homotetramerycznym, który może ulegać wewnątrzgenowej komplementacji. Zaburzenie ASL u ludzi może wynikać z mutacji w ASL , zwłaszcza mutacji wpływających na miejsce aktywne enzymu tetramerycznego. Zaburzenie ASL wiąże się ze znaczną heterogenicznością kliniczną i genetyczną, co uważa się za odzwierciedlenie rozległej komplementacji wewnątrzgenowej występującej u różnych indywidualnych pacjentów.