Fuzzy komplex - Fuzzy complex


Fuzzy komplexy jsou proteinové komplexy, kde strukturální dvojznačnost nebo multiplicita existuje a je vyžadován pro biologické funkce.[1][2] Změna, zkrácení nebo odstranění konformačně nejednoznačné regiony ovlivňují činnost odpovídajících komplex.[3][4][5] Fuzzy komplexy jsou obecně tvořeny vnitřně neuspořádané proteiny.[6][7] Strukturní multiplicita je obvykle základem funkční multiplicity proteinových komplexů [8][9][10] následující a fuzzy logika. Zřetelné režimy vazby nukleosom jsou také považovány za zvláštní případ rozmazanosti.[11][12]
Historické pozadí
Téměř 50 let molekulární biologie byla založena na dvou dogmatech: (i) vyrovnání biologické funkce proteinu s jedinečnou trojrozměrností struktura a (ii) předpokládání vynikající specificity v proteinu komplexy. Specifičnost / selektivita je zajištěna jednoznačnou sadou interakce vytvořený mezi proteinem a jeho ligandem (jiným protein, DNA, RNA nebo malá molekula ). Mnoho proteinové komplexy obsahují však funkčně důležité / kritické oblasti, které v komplexu zůstávají vysoce dynamické nebo se liší konformace.[13] Tento jev je definován fuzziness. Nejrelevantnějším příkladem je inhibitor cyklin-dependentní kinázy Sic1, který se váže na SCF podjednotku Cdc4 v fosforylace závislým způsobem.[14] Žádné pravidelné sekundární struktury jsou získány na fosforylace a různá fosforylační místa se v komplexu vyměňují.[15]
Klasifikace fuzzy komplexů
Strukturální nejednoznačnost v proteinových komplexech pokrývá široké spektrum.[1] V polymorfním komplexu protein přijímá dvě nebo více různých konformací po navázání na stejného partnera a tyto konformace mohou být rozděleny.[16] Svorka,[17] lemující [18][19] a náhodné komplexy[20][21] jsou dynamické, kde se nejednoznačné konformace vzájemně mění a nelze je vyřešit. Interakce ve fuzzy komplexech jsou obvykle zprostředkovány krátké motivy.[22] Sousední oblasti jsou tolerantní ke změnám sekvence, pokud aminokyselina složení je zachováno, například v případě linkeru histon C-terminální domény [23] a H4 histon N-koncové domény.[24]
Regulační cesty přes fuzzy regiony
Fuzzy oblasti modulují konformační rovnováhu [25] nebo flexibilita [3][26] vazebného rozhraní prostřednictvím přechodné interakce.[27] Dynamické oblasti mohou také konkurovat vazebným místům[28] nebo je uvázat na cíl.[29] Úpravy fuzzy oblastí dalšími interakcemi,[8][30] nebo posttranslační úpravy[31][32] dopad vazebná afinita nebo specifičnost. Alternativní sestřih může modulovat délku fuzzy oblastí, což vede k kontextově závislé vazbě (např. tkáň - specifičnost) na komplexu.[33][34][35] EGF /MAPK, TGF-p a WNT / bezkřídlé signální dráhy používají tkáňově specifické fuzzy oblasti.
Reference
- ^ A b Tompa, Peter; Fuxreiter, Monika (2008). "Fuzzy komplexy: Polymorfismus a strukturální porucha v interakcích protein - protein". Trendy v biochemických vědách. 33 (1): 2–8. doi:10.1016 / j.tibs.2007.10.003. PMID 18054235.
- ^ Fuxreiter, M. & Tompa, P. (2011) Fuzziness: Structural Disorder in Protein Complexes Austin, New York.[stránka potřebná ]
- ^ A b Pufall, M. A; Lee, Gregory M; Nelson, Mary L; Kang, Hyun-Seo; Velyvis, Algirdas; Kay, Lewis E; McIntosh, Lawrence P; Graves, Barbara J (2005). „Variabilní kontrola vazby DNA Ets-1 více fosfáty v nestrukturované oblasti“. Věda. 309 (5731): 142–5. Bibcode:2005Sci ... 309..142P. doi:10.1126 / science.1111915. PMID 15994560.
- ^ Bhattacharyya, R. P; Reményi, Attila; Dobře, Matthew C; Bashor, Caleb J; Falick, Arnold M; Lim, Wendell A (2006). „Lešení Ste5 alostericky moduluje výstup signalizace cesty páření kvasinek“. Věda. 311 (5762): 822–6. Bibcode:2006Sci ... 311..822B. doi:10.1126 / science.1120941. PMID 16424299.
- ^ Liu, Ying; Matthews, Kathleen S; Bondos, Sarah E (2009). „Interní regulační interakce určují specificitu vazby DNA pomocí Hoxova transkripčního faktoru“. Journal of Molecular Biology. 390 (4): 760–74. doi:10.1016 / j.jmb.2009.05.059. PMC 2739810. PMID 19481089.
- ^ Romero, P; Obradovic, Z; Kissinger, C. R; Villafranca, J. E.; Garner, E; Guilliot, S; Dunker, A. K (1998). „Tisíce proteinů, které pravděpodobně budou mít dlouho neuspořádané oblasti“. Pacifické symposium o biopočítačích: 437–48. PMID 9697202.
- ^ Wright, Peter E; Dyson, H. Jane (1999). „Jiskrově nestrukturované proteiny: Přehodnocení paradigmatu struktury a funkce proteinů“. Journal of Molecular Biology. 293 (2): 321–31. doi:10.1006 / jmbi.1999.3110. PMID 10550212.
- ^ A b Galea, Charles A; Nourse, Amanda; Wang, Yuefeng; Sivakolundu, Sivashankar G; Heller, William T; Kriwacki, Richard W (2008). „Role vnitřní flexibility v přenosu signálu zprostředkovaná regulátorem buněčného cyklu, p27Kip1“. Journal of Molecular Biology. 376 (3): 827–38. doi:10.1016 / j.jmb.2007.12.016. PMC 2350195. PMID 18177895.
- ^ Fuxreiter, Monika; Tompa, Peter; Simon, István; Uverský, Vladimír N; Hansen, Jeffrey C; Asturias, Francisco J (2008). „Tvarovatelné stroje se formují v eukaryotické transkripční regulaci“. Přírodní chemická biologie. 4 (12): 728–37. doi:10.1038 / nchembio.127. PMC 2921704. PMID 19008886.
- ^ Wang, Yuefeng; Fisher, John C; Mathew, Rose; Ou, Li; Otieno, Steve; Podnájem, Jack; Xiao, Limin; Chen, Jianhan; Roussel, Martine F; Kriwacki, Richard W (2011). „Vnitřní porucha zprostředkovává různé regulační funkce inhibitoru Cdk p21“. Přírodní chemická biologie. 7 (4): 214–21. doi:10.1038 / nchembio.536. PMC 3124363. PMID 21358637.
- ^ Belch, Yaakov; Yang, Jingyi; Liu, Yang; Malkaram, Sridhar A; Liu, Rong; Riethoven, Jean-Jack M; Ladunga, Istvan (2010). „Slabě umístěné nukleosomy zvyšují transkripční kompetenci chromatinu“. PLOS ONE. 5 (9): e12984. Bibcode:2010PLoSO ... 512984B. doi:10.1371 / journal.pone.0012984. PMC 2945322. PMID 20886052.
- ^ Tsui, K; Dubuis, S; Gebbia, M; Morse, R. H; Barkai, N; Tirosh, I; Nislow, C (2011). „Evoluce obsazení nukleosomů: Zachování globálních vlastností a divergence genově specifických vzorů“. Molekulární a buněčná biologie. 31 (21): 4348–55. doi:10.1128 / MCB.05276-11. PMC 3209338. PMID 21896781.
- ^ Fuxreiter, Monika (2012). "Fuzziness: Propojení regulace s proteinovou dynamikou". Molekulární biosystémy. 8 (1): 168–77. doi:10.1039 / c1mb05234a. PMID 21927770.
- ^ Nash, Piers; Tang, Xiaojing; Orlický, Stephen; Chen, Qinghua; Gertler, Frank B; Mendenhall, Michael D; Sicheri, Frank; Pawson, Tony; Tyers, Mike (2001). „Vícemístná fosforylace inhibitoru CDK stanoví prahovou hodnotu pro nástup replikace DNA“. Příroda. 414 (6863): 514–21. Bibcode:2001 Natur.414..514N. doi:10.1038/35107009. PMID 11734846.
- ^ Mittag, T; Orlický, S; Choy, W.-Y; Tang, X; Lin, H; Sicheri, F; Kay, L. E.; Tyers, M; Forman-Kay, J. D (2008). "Dynamické rovnovážné zapojení polyvalentního ligandu s receptorem na jednom místě". Sborník Národní akademie věd. 105 (46): 17772–7. Bibcode:2008PNAS..10517772M. doi:10.1073 / pnas.0809222105. JSTOR 25465359. PMC 2582940. PMID 19008353.
- ^ Didry, Dominique; Cantrelle, Francois-Xavier; Husson, Clotilde; Roblin, Pierre; Moorthy, Anna M Eswara; Perez, Javier; Le Clainche, Christophe; Hertzog, Maud; Guittet, Eric; Carlier, Marie-Francie; Van Heijenoort, Carine; Renault, Louis (2012). „Jak jediný zbytek v jednotlivých doménách β-thymosinu / WH2 řídí jejich funkce v sestavě aktinu“. Časopis EMBO. 31 (4): 1000–13. doi:10.1038 / emboj.2011.461. PMC 3280557. PMID 22193718.
- ^ Fontes, Marcos R.M .; Teh, Trazel; Kobe, Bostjan (2000). „Strukturální základ rozpoznávání monopartitních a bipartitních sekvencí nukleární lokalizace savčím importinem-α“. Journal of Molecular Biology. 297 (5): 1183–94. doi:10.1006 / jmbi.2000.3642. PMID 10764582.
- ^ Zor, Tsaffrir; Mayr, Bernhard M; Dyson, H. Jane; Montminy, Marc R; Wright, Peter E (2002). „Role fosforylace a sklonu šroubovice ve vazbě domény KIX na CREB-vazebný protein konstitutivními (c-Myb) a indukovatelnými (CREB) aktivátory“. Journal of Biological Chemistry. 277 (44): 42241–8. doi:10,1074 / jbc.M207361200. PMID 12196545.
- ^ Selenko, Philipp; Gregorovic, Goran; Sprangers, Remco; Stier, Gunter; Rhani, Zakaria; Krämer, Angela; Sattler, Michael (2003). "Strukturální základ pro molekulární rozpoznávání mezi lidskými spojovacími faktory U2AF65 a SF1 / mBBP". Molekulární buňka. 11 (4): 965–76. doi:10.1016 / S1097-2765 (03) 00115-1. PMID 12718882.
- ^ Pometun, Maxim S; Chekmenev, Eduard Y; Wittebort, Richard J (2004). "Kvantitativní pozorování poruchy páteře v nativním elastinu". Journal of Biological Chemistry. 279 (9): 7982–7. doi:10,1074 / jbc.M310948200. PMID 14625282.
- ^ Sigalov, Alexander; Aivazian, Dikran; Stern, Lawrence (2004). „Homooligomerizace cytoplazmatické domény řetězce T buněčných receptorů a dalších proteinů obsahujících aktivační motiv na bázi tyrosinu imunoreceptoru“. Biochemie. 43 (7): 2049–61. doi:10.1021 / bi035900h. PMID 14967045.
- ^ Davey, Norman E; Travé, Gilles; Gibson, Toby J (2011). "Jak viry unesou buněčnou regulaci". Trendy v biochemických vědách. 36 (3): 159–69. doi:10.1016 / j.tibs.2010.10.002. PMID 21146412.
- ^ Lu, Xu; Hamkalo, Barbara; Parseghian, Missag H; Hansen, Jeffrey C (2009). „Funkce kondenzace chromatinu v C-koncové doméně linkeru histon jsou zprostředkovány specifickým složením aminokyselin a poruchou vnitřních proteinů“. Biochemie. 48 (1): 164–72. doi:10.1021 / bi801636y. PMC 2644900. PMID 19072710.
- ^ McBryant, Steven J; Klonoski, Joshua; Sorensen, Troy C; Norskog, Sarah S; Williams, Sere; Resch, Michael G; Toombs, James A; Hobdey, Sarah E; Hansen, Jeffrey C (2009). „Determinanty funkce N-terminální domény histonu H4 během oligomerizace nukleosomálního pole“. Journal of Biological Chemistry. 284 (25): 16716–22. doi:10.1074 / jbc.M109.011288. PMC 2719306. PMID 19395382.
- ^ Naud, Jean-François; McDuff, François-Olivier; Sauvé, Simon; Montagne, Martin; Webb, Bradley A; Smith, Steven P; Chabot, Benoit; Lavigne, Pierre (2005). "Strukturální a termodynamická charakterizace kompletního genového produktu p21 Max." Biochemie. 44 (38): 12746–58. doi:10.1021 / bi0500729. PMID 16171389.
- ^ Lee, Gregory M; Pufall, Miles A; Meeker, Charles A; Kang, Hyun-Seo; Graves, Barbara J; McIntosh, Lawrence P (2008). „Afinita Ets-1 k DNA je modulována fosforylací prostřednictvím přechodných interakcí nestrukturované oblasti“. Journal of Molecular Biology. 382 (4): 1014–30. doi:10.1016 / j.jmb.2008.07.064. PMC 4808631. PMID 18692067.
- ^ Fuxreiter, Monika; Simon, Istvan; Bondos, Sarah (2011). „Dynamické rozpoznávání proteinů a DNA: Kromě toho, co lze vidět“. Trendy v biochemických vědách. 36 (8): 415–23. doi:10.1016 / j.tibs.2011.04.006. PMID 21620710.
- ^ Watson, Matthew; Stott, Katherine; Thomas, Jean O (2007). "Mapování intramolekulárních interakcí mezi doménami v HMGB1 pomocí metody zkrácení ocasu". Journal of Molecular Biology. 374 (5): 1286–97. doi:10.1016 / j.jmb.2007.09.075. PMID 17988686.
- ^ Olson, Katie E; Narayanaswami, Pranesh; Svěrák, Pamela D; Lowry, David F; Wold, Marc S; Daughdrill, Gary W (2005). "Sekundární struktura a dynamika jiskrově nestrukturované domény linkeru". Journal of Biomolecular Structure and Dynamics. 23 (2): 113–24. doi:10.1080/07391102.2005.10507052. PMID 16060685.
- ^ Ahmed, Mumdooh A.M .; Bamm, Vladimir V; Shi, Lichi; Steiner-Mosonyi, Marta; Dawson, John F; Brown, Leonid; Harauz, George; Ladizhansky, Vladimir (2009). „Indukovaná sekundární struktura a polymorfismus ve vnitřně narušeném strukturním linkeru CNS: Solid-State NMR a FTIR spektroskopie základního proteinu myelinu vázaného na aktin“. Biofyzikální deník. 96 (1): 180–91. Bibcode:2009BpJ .... 96..180A. doi:10.1016 / j.bpj.2008.10.003. PMC 2710047. PMID 19134474.
- ^ Jonker, Hendrik R. A; Wechselberger, Rainer W; Pinkse, Martijn; Kaptein, Robert; Folkers, Gert E (2006). "Postupná fosforylace reguluje funkci koaktivátoru PC4". FEBS Journal. 273 (7): 1430–44. doi:10.1111 / j.1742-4658.2006.05165.x. hdl:1874/19762. PMID 16689930.
- ^ Tsunaka, Yasuo; Toga, Junko; Yamaguchi, Hiroto; Tate, Shin-Ichi; Hirose, Susumu; Morikawa, Kosuke (2009). „Fosforylovaná jiskrově neuspořádaná oblast FACT maskuje její prvky vázající nukleosomální DNA“. Journal of Biological Chemistry. 284 (36): 24610–21. doi:10.1074 / jbc.M109.001958. PMC 2782050. PMID 19605348.
- ^ Tanaka, Tomoaki; Kawashima, Hidenori; Yeh, Edward T. H; Kamitani, Tetsu (2003). „Regulace konjugačního systému NEDD8 spojovací variantou, NUB1L“. Journal of Biological Chemistry. 278 (35): 32905–13. doi:10,1074 / jbc.M212057200. PMID 12816948.
- ^ Liu, Ying; Matthews, Kathleen S; Bondos, Sarah E (2008). "Několik jiskrově neuspořádaných sekvencí mění vazbu DNA homeodoménou Drosophila Hox Protein Ultrabithorax ". Journal of Biological Chemistry. 283 (30): 20874–87. doi:10,1074 / jbc.M800375200. PMC 2475714. PMID 18508761.
- ^ Brayer, K. J; Lynch, V. J; Wagner, G. P (2011). „Vývoj odvozené interakce protein-protein mezi HoxA11 a Foxo1a u savců způsobený změnami v intramolekulární regulaci“. Sborník Národní akademie věd. 108 (32): E414–20. Bibcode:2011PNAS..108E.414B. doi:10.1073 / pnas.1100990108. PMC 3156161. PMID 21788518.