Domena białka solenoidu
Solenoidowe domeny białkowe są wysoce modułowym typem domeny białkowej . Składają się z łańcucha prawie identycznych fałd , często nazywanych po prostu powtórzeniami tandemowymi . Są niezwykle powszechne wśród wszystkich rodzajów białek, chociaż dokładne liczby nie są znane.
„Powtórzenia” w biologii molekularnej
W białkach „powtórzenie” to dowolny blok sekwencji, który powraca więcej niż jeden raz w sekwencji , w identycznej lub bardzo podobnej formie. Powtarzalność sama w sobie nie mówi nic o strukturze białka. Zgodnie z „praktyczną zasadą”, krótkie powtarzające się sekwencje (np. te o długości poniżej 10 aminokwasów) mogą być wewnętrznie nieuporządkowane i nie mogą być częścią żadnych pofałdowanych domen białkowych . Powtórzenia o długości co najmniej 30 do 40 aminokwasów są znacznie bardziej prawdopodobne, że zostaną złożone jako część domeny. Takie długie powtórzenia często wskazują na obecność domeny solenoidu w białku.
Przykłady nieuporządkowanych powtarzalnych sekwencji obejmują 7-merowe powtórzenia peptydowe znalezione w podjednostce RPB1 polimerazy RNA II lub tandemowe motywy liniowe wiążące beta-kateninę lub aksynę w APC (gruczolakowata polipowatość jelita grubego). Przykłady krótkich powtórzeń wykazujących uporządkowane struktury obejmują trzyresztowe powtórzenie kolagenu lub pięcioresztowe powtórzenie pentapeptydu , które tworzy strukturę beta helisy .
Architektura domen solenoidów
Ze względu na identyczną formę swoich bloków budulcowych domeny solenoidów mogą przybierać tylko ograniczoną liczbę kształtów. Możliwe są dwie główne topologie: liniowa (lub otwarta, generalnie z pewnym stopniem krzywizny spiralnej) i kołowa (lub zamknięta).
Cewki liniowe (otwarte).
Jeśli dwa powtórzenia zacisków w solenoidzie nie oddziałują fizycznie, prowadzi to do struktury otwartej lub liniowej. Członkowie tej grupy często mają kształt pręta lub półksiężyca. Liczba pojedynczych powtórzeń może wahać się od 2 do ponad 50. Wyraźną zaletą tej topologii jest to, że zarówno N-, jak i C-końce mogą dodawać nowe powtórzenia i fałdy, a nawet usuwać istniejące podczas ewolucji bez większego wpływu na stabilność strukturalną całej domeny. Ten typ domeny jest niezwykle powszechny wśród zewnątrzkomórkowych segmentów receptorów lub cząsteczek adhezyjnych komórek. Niewyczerpująca lista przykładów obejmuje: powtórzenia EGF , powtórzenia kadheryny , powtórzenia bogate w leucynę , powtórzenia HEAT , powtórzenia ankiryny , powtórzenia pancernika , powtórzenia tetratrikopeptydowe itp. Ilekroć liniowa struktura domeny solenoidu bierze udział w interakcjach białko-białko, często co najmniej 3 lub więcej powtarzających się podjednostek tworzy miejsca wiązania liganda. Tak więc - chociaż pojedyncze powtórzenia mogą mieć (ograniczoną) zdolność do samodzielnego fałdowania - zwykle nie mogą samodzielnie pełnić funkcji całej domeny.
Okrągłe (zamknięte) solenoidy
W przypadku, gdy powtórzenia N- i C-końcowe leżą w bliskim kontakcie fizycznym w domenie solenoidu, wynikiem jest topologicznie zwarta, zamknięta struktura. Takie domeny zazwyczaj wykazują wysoką symetrię obrotową (w przeciwieństwie do otwartych solenoidów, które mają tylko symetrie translacyjne) i przyjmują kształt podobny do koła. Ze względu na ograniczenia tej struktury liczba pojedynczych powtórzeń nie jest dowolna. W przypadku powtórzeń WD40 (być może największej rodziny elektromagnesów zamkniętych) liczba powtórzeń może wahać się od 4 do 10 (częściej od 5 do 7). Kelch powtarza , beczki beta a powtórzenia beta-koniczyny to kolejne przykłady tej architektury. Zamknięte solenoidy często działają jako moduły interakcji białko-białko: możliwe jest, że wszystkie powtórzenia muszą być obecne, aby utworzyć miejsce wiązania ligandu, jeśli znajduje się ono w środku lub osi „koła” domeny.
Powtarzalne moduły ponaddomeny
Jak zwykle w biologii, istnieje kilka przypadków granicznych między architekturami solenoidów a zwykłymi domenami białkowymi. Białka zawierające powtórzenia tandemowe zwykłych domen są bardzo powszechne u eukariontów. Nawet jeśli te domeny są doskonale zdolne do samodzielnego fałdowania, niektóre z nich mogą się ze sobą związać i przyjąć sztywno ustaloną orientację w pełnym białku. Te moduły ponaddomenowe mogą wykonywać funkcje, których nie są w stanie wykonać poszczególne ich składniki. Znanym przykładem jest przypadek tandemowych domen BRCT, znalezionych w białku supresorowym guza BRCA1 . Podczas gdy poszczególne domeny BRCT znajdują się w niektórych białkach (np ligazy DNA ) wiążące DNA, te tandemowe domeny BRCT rozwinęły nową funkcję: wiązanie fosforylowanego motywu liniowego . W przypadku BRCA1 (i MDC1 ), rowek wiążący peptyd znajduje się w szczelinie utworzonej przez połączenie dwóch domen. To elegancko wyjaśnia, dlaczego poszczególne składniki tego supradomeny bloku nie są zdolne do wiązania liganda, podczas gdy ich prawidłowe złożenie nadaje im nową funkcję. Dlatego tandemowe domeny BRCT można również uznać za formę pojedynczej, liniowej domeny solenoidu.