วิกิพีเดียภาษาไทย
กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

มือ EF

EF hand คือ โครงสร้างโดเมน หรือ ลวดลาย แบบ เกลียว-ห่วง-เกลียว ที่พบใน โปรตีน จับแคลเซียม กลุ่ม ใหญ่

มือ EF

มือ EF
โครงสร้างของพาราเมเซียมเตตระยูเรเลียแคลโมดูลิ นแบบรีคอมบิแนน ท์[ 1 ]
ตัวระบุ
เครื่องหมายefhand
พีแฟมPF00036
ตระกูลพีแฟมซีแอล0220
อีโคด108.1.1
อินเตอร์โปรIPR002048
โปรไซต์PDOC00018
สโคป21osa / SCOPe / SUPFAM
ซีดีดีซีดี00051
โครงสร้างโปรตีนที่มีอยู่:
พีดีบี  IPR002048 PF00036 ( ECOD ; PDBsum )  
อัลฟาโฟลด์
  • IPR002048
  • PF00036

EF handคือโครงสร้างโดเมนหรือลวดลายแบบ เกลียว-ห่วง-เกลียว ที่พบใน โปรตีนจับแคลเซียมกลุ่มใหญ่

โครงสร้างโมทีฟ EF-hand ประกอบด้วยโครงสร้างแบบเกลียว-ห่วง-เกลียว คล้ายกับนิ้วหัวแม่มือและนิ้วชี้ที่กางออกของมือมนุษย์ ซึ่งไอออน Ca 2+จะถูกประสานโดยลิแกนด์ภายในห่วงโครงสร้างโมทีฟ นี้ ได้ชื่อมาจากระบบการตั้งชื่อแบบดั้งเดิมที่ใช้ในการอธิบายโปรตีนพาร์วัลบูมินซึ่งประกอบด้วยโมทีฟดังกล่าวสามแบบ และน่าจะมีส่วนเกี่ยวข้องกับ การคลาย กล้ามเนื้อผ่านกิจกรรมการจับแคลเซียม

โครงสร้าง EF-hand ประกอบด้วยเกลียวอัลฟา 2 อัน ที่เชื่อมต่อกันด้วยบริเวณที่เป็นห่วงสั้นๆ (โดยปกติประมาณ 12 กรดอะมิโน ) ซึ่งมักจะจับกับ ไอออน แคลเซียม โครงสร้าง EF-hand ยังปรากฏอยู่ในแต่ละโดเมนโครงสร้างของโปรตีนส่งสัญญาณแคลโมดูลินและในโปรตีนกล้ามเนื้อโทรโปนิน-ซีด้วย

ตำแหน่งการจับไอออนแคลเซียม

ลวดลายการจับ Ca 2+แบบ EF-hand

ไอออนแคลเซียมถูกจัดเรียงในโครงสร้างแบบพีระมิดคู่ห้าเหลี่ยม กรดอะมิโนหกตัวที่เกี่ยวข้องกับการจับนั้นอยู่ในตำแหน่งที่ 1, 3, 5, 7, 9 และ 12 โดยกรดอะมิโนเหล่านี้จะถูกแทนด้วย X, Y, Z, -Y, -X และ -Z กรดกลูตามิก (Glu) หรือกรดแอสปาร์ติก (Asp) ที่ไม่เปลี่ยนแปลงในตำแหน่งที่ 12 ให้สองออกซิเจนสำหรับจับกับแคลเซียม (ลิแกนด์แบบสองตำแหน่ง)

ไอออนแคลเซียมถูกจับโดยทั้ง อะตอม ของโครงสร้างหลักของโปรตีน และ หมู่ข้างเคียงของกรดอะมิโนโดยเฉพาะอย่างยิ่งหมู่ข้างเคียงของกรดอะมิโนที่มีประจุลบ เช่นแอสปาร์เทตและกลูตาเมต กรดอะมิโนเหล่านี้มีประจุลบและจะเกิดปฏิกิริยาทางประจุกับไอออนแคลเซียมที่มีประจุบวก โครงสร้างแบบ EF hand เป็นหนึ่งในโครงสร้างแรกๆ ที่มีการวิเคราะห์ข้อกำหนดของลำดับอย่างละเอียด กรดอะมิโนห้าตัวในลูปจะจับกับแคลเซียม ดังนั้นจึงมีความชอบอย่างมากต่อ หมู่ข้างเคียงที่มี ออกซิเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่งแอสปาร์เทตและกลูตาเมต กรดอะมิโนตัวที่หกในลูปจำเป็นต้องเป็นไกลซีนเนื่องจากข้อกำหนดทางโครงสร้างของโครงสร้างหลัก กรดอะมิโนที่เหลือโดยทั่วไปจะเป็นไฮโดรโฟบิกและสร้างแกนไฮโดรโฟบิกที่จับและทำให้เกลียวทั้งสองมีเสถียรภาพ

เมื่อจับกับ Ca²⁺ แล้วมอทีฟนี้อาจเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง ซึ่งช่วยให้เกิดการทำงานที่ควบคุมโดย Ca²⁺ ดังที่พบในตัวกระตุ้น Ca²⁺ เช่นแคลโมดูลิน (CaM) และโทรโปนิน C (TnC) และบัฟเฟอร์ Ca²⁺ เช่นแคลเรติคูลินและแคลบินดิน D9kแม้ว่าโปรตีนจับแคลเซียม (CaBP) ที่มีโครงสร้าง EF-hand ส่วนใหญ่จะมีมอทีฟ EF-hand เป็นคู่ แต่ก็มีการค้นพบ CaBP ที่มี EF-hand เดี่ยวในทั้งแบคทีเรียและยูคาริโอต นอกจากนี้ยังพบ "มอทีฟที่คล้าย EF-hand" ในแบคทีเรียจำนวนหนึ่งด้วย แม้ว่าคุณสมบัติการประสานงานจะยังคงคล้ายคลึงกับโมทีฟ EF-hand แบบเกลียว-ห่วง-เกลียว 29 หน่วยพื้นฐาน แต่โมทีฟที่คล้าย EF-hand นั้นแตกต่างจาก EF-hand ตรงที่พวกมันมีการเบี่ยงเบนในโครงสร้างทุติยภูมิของลำดับที่อยู่ข้างเคียงและ/หรือความแปรผันในความยาวของห่วงที่ประสานงานกับ Ca 2+

EF hands มีความเลือกสูงมากสำหรับแคลเซียม ตัวอย่างเช่น ค่าคงที่การแตกตัวของอัลฟาพาร์วัลบู มิน สำหรับ Ca 2+ต่ำกว่าค่าคงที่การแตกตัวสำหรับไอออน Mg 2+ที่ คล้ายกันประมาณ 1000 เท่า [ 2 ]ความเลือกสูงนี้เกิดจากรูปทรงเรขาคณิตการประสานงานที่ค่อนข้างแข็งแกร่ง การมีโซ่ข้างกรดอะมิโนที่มีประจุหลายตัวในบริเวณการจับ รวมถึงคุณสมบัติการละลายของไอออน[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

การทำนาย

สรุปรูปแบบลายเซ็นที่ใช้ในการทำนาย EF-hands

การค้นหารูปแบบ (ลายเซ็นโมทีฟ) เป็นหนึ่งในวิธีที่ตรงไปตรงมาที่สุดในการทำนายตำแหน่งการจับ Ca²⁺ แบบต่อเนื่องของ EF-hand ในโปรตีน โดยอาศัยผลการจัดเรียงลำดับของโมทีฟ EF-hand มาตรฐาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหมู่ข้างเคียงที่อนุรักษ์ไว้ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับการจับ Ca²⁺ จึงได้ สร้าง รูปแบบPS50222ขึ้นเพื่อทำนายตำแหน่ง EF-hand มาตรฐาน สามารถดูเซิร์ฟเวอร์การทำนายได้ในส่วนลิงก์ภายนอก

การจำแนกประเภท

นับตั้งแต่มีการกำหนดโครงสร้างโมทีฟ EF-hand ในปี 1973 กลุ่มโปรตีน EF-hand ได้ขยายตัวจนปัจจุบันมีอย่างน้อย 66 กลุ่มย่อย โมทีฟ EF-hand แบ่งออกเป็นสองกลุ่มโครงสร้างหลัก:

  • โครงสร้าง EF-hand มาตรฐานพบได้ในแคลโมดูลิน (CaM) และโปรตีนคล้าย CaM ในแบคทีเรียอย่างแคลเลอริทริน ลูป EF-hand มาตรฐานที่มี 12 กรดอะมิโนจะจับกับ Ca²⁺ เป็นหลักผ่านทางหมู่คาร์บอกซิเลตหรือคาร์บอนิลของหมู่ข้างเคียง (ตำแหน่งลำดับของลูปที่ 1, 3, 5, 12) กรดอะมิโนที่แกน –X จะประสานกับไอออน Ca²⁺ ผ่านโมเลกุลน้ำที่เป็นตัวเชื่อม ลูป EF-hand มีลิแกนด์แบบสองตำแหน่ง (กลูตามิกหรือแอสปาร์ติก) ที่แกน –Z
  • โครงสร้าง คล้ายมือ EF (Pseudo EF-hands)พบเฉพาะที่ปลาย N-terminus ของโปรตีน S100 และโปรตีนที่คล้าย S100 เท่านั้น ลูปโครงสร้างคล้ายมือ EF ที่ประกอบด้วยกรดอะมิโน 14 ตัว จะจับกับ Ca 2+เป็นหลักผ่านทางหมู่คาร์บอนิลของโครงสร้างหลัก (ตำแหน่งที่ 1, 4, 6, 9)
แผนภูมิวิวัฒนาการของโปรตีนตระกูล EF-hand

ข้อควรพิจารณาเพิ่มเติม:

  • มีการรายงานการค้นพบโปรตีนที่มีโครงสร้างคล้าย EF-hand ซึ่งมีองค์ประกอบโครงสร้างรอบข้างที่หลากหลายบริเวณลูปที่จับกับ Ca²⁺ ใน แบคทีเรียและไวรัส โปรตีนคล้าย EF-hand ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเหล่านี้มีบทบาทสำคัญอย่างกว้างขวางใน การส่งสัญญาณและการรักษาสมดุลของ Ca²⁺ ในแบคทีเรีย พวกมันมีลูปที่จับกับ Ca²⁺ ที่มีความยาวที่ยืดหยุ่นได้ซึ่งแตกต่างจากรูปแบบ EF-hand ทั่วไป อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติในการประสานงานของพวกมันคล้ายคลึงกับรูปแบบ EF-hand แบบดั้งเดิม
    • ตัวอย่างเช่น บริเวณจับไอออน Ca²⁺ แบบกึ่งต่อเนื่องในโปรตีนจับD- กาแลคโตส (GBP) ประกอบด้วยลูปเก้าหน่วยย่อย ไอออน Ca²⁺ถูกล้อมรอบด้วยอะตอมออกซิเจนของโปรตีนเจ็ดอะตอม โดยห้าอะตอมมาจากลูปที่เลียนแบบลูป EF แบบดั้งเดิม ในขณะที่อีกสองอะตอมมาจากหมู่คาร์บอกซิเลตของกรดกลูตามิกที่อยู่ห่างออกไป
    • อีกตัวอย่างหนึ่งคือโดเมนใหม่ที่ชื่อว่า Excalibur (extracellular Ca 2+ -binding region) ซึ่งแยกได้จากBacillus subtilis โดเมนนี้มีลูปจับ Ca 2+ที่มีการอนุรักษ์ไว้ 10 ตำแหน่งซึ่งคล้ายคลึงกับลูป EF-hand แบบดั้งเดิมที่มี 12 ตำแหน่งอย่างมาก
    • ความหลากหลายของโครงสร้างบริเวณข้างเคียงแสดงให้เห็นได้จากการค้นพบโดเมนคล้าย EF-hand ในโปรตีนของแบคทีเรีย ตัวอย่างเช่น โครงสร้างแบบเกลียว-ห่วง-สาย แทนที่จะเป็นโครงสร้างแบบเกลียว-ห่วง-เกลียว พบในโปรตีนจับกาแลคโตสในช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ ( Salmonella typhimurium , PDB : 1gcg ) หรือโปรตีนจับอัลจิเนต ( Sphingomonas sp ., 1kwh ) ในขณะที่เกลียวที่เข้ามานั้นหายไปในแอนติเจนป้องกัน ( Bacillus anthracis , 1acc ) หรือด็อกเกอริน ( Clostridium thermocellum , 1daq )

ในบรรดาโครงสร้างทั้งหมดที่ได้รับการรายงานมาจนถึงปัจจุบัน ส่วนใหญ่ของโมทีฟ EF-hand จะจับคู่กันระหว่างโมทีฟแบบแคนอนิกสองโมทีฟ หรือโมทีฟแบบซูโดหนึ่งโมทีฟและโมทีฟแบบแคนอนิกหนึ่งโมทีฟ สำหรับโปรตีนที่มีจำนวน EF-hand เป็นเลขคี่ เช่น แคลเปนที่มี EF-hand ห้าตัว โมทีฟ EF-hand จะเชื่อมต่อกันผ่านการเกิดไดเมอร์แบบโฮโมหรือเฮเทโร โปรตีนเซนเซอร์ Ca2 + ใน ER ที่มี EF-hand ที่เพิ่งถูกค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้ คือ stromal interaction molecule 1 และ 2 (STIM1, STIM2) พบว่ามี โมทีฟ EF-hand แบบแคนอนิกที่จับกับ Ca2 +ซึ่งจับคู่กับ EF-hand ที่ผิดปกติ "ซ่อนอยู่" ซึ่งไม่จับกับ Ca2 +ที่อยู่ถัดไป โมทีฟ EF-hand เดี่ยวสามารถทำหน้าที่เป็นโมดูลเชื่อมต่อโปรตีนได้ ตัวอย่างเช่น EF-hand เดี่ยวในโปรตีน NKD1 และ NKD2 จะจับกับโปรตีน Dishevelled (DVL1, DVL2, DVL3)

ในเชิงการทำงานแล้ว มือประเภท EF สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท:

  1. โปรตีนส่งสัญญาณ
  2. โปรตีนบัฟเฟอร์/ขนส่ง

กลุ่มแรกเป็นกลุ่มที่ใหญ่ที่สุดและรวมถึงสมาชิกที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดในตระกูล เช่น แคลโมดูลิน โทรโปนิน ซี และ เอส100บี โปรตีนเหล่านี้มักจะเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่ขึ้นอยู่กับแคลเซียม ซึ่งจะเปิดตำแหน่งการจับเป้าหมาย กลุ่มหลังมีแคลบินดิน ดี9เค เป็นตัวแทน และโปรตีนเหล่านี้จะไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่ขึ้นอยู่กับแคลเซียม

วงศ์ย่อย

  • โดเมนความเหมือน EPS15 (EH) – InterPro :  IPR000261

ตัวอย่าง

เอควอริน

เอควอรินเป็นโปรตีนจับแคลเซียม (CaBP) ที่แยกได้จากสัตว์ทะเลกลุ่มซีไนดาเรียนชื่อเอควอเรีย วิกตอเรียเอควอรินอยู่ในกลุ่ม EF-hand ของ CaBP โดยมีลูป EF-hand ที่มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับ CaBP ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม นอกจากนี้ เอควอรินยังถูกใช้เป็นตัวบ่งชี้ Ca 2+ มานานหลายปีแล้ว และได้รับการพิสูจน์แล้วว่าปลอดภัยและเซลล์สามารถทนได้ดี เอควอรินประกอบด้วยสองส่วน คือ ส่วนประกอบที่จับแคลเซียมอะโปเอควอริน (AQ) และโมเลกุลเรืองแสงเคมี โคเอเลนเทอราซีนส่วน AQ ของโปรตีนนี้มีโดเมนจับแคลเซียม EF-hand [ 6 ]

โปรตีนของมนุษย์

โปรตีนของมนุษย์ที่มีโดเมนนี้ ได้แก่:

ดูเพิ่มเติม

  • อีกหนึ่งโครงสร้างการจับแคลเซียมที่โดดเด่น ซึ่งประกอบด้วยเกลียวอัลฟา คือโดเมนด็อกเกอริน

อ่านเพิ่มเติม

  • Branden C, Tooze J (1999). "บทที่ 2: รูปแบบของโครงสร้างโปรตีน". บทนำสู่โครงสร้างโปรตีน . นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์ Garland. หน้า  24–25 . ISBN 0-8153-2305-0.
  • Nakayama S, Kretsinger RH (1994). "วิวัฒนาการของโปรตีนตระกูล EF-hand". Annu Rev Biophys Biomol Struct . 23 : 473– 507. doi : 10.1146/annurev.bb.23.060194.002353 . PMID  7919790 .
  • Zhou Y, Yang W, Kirberger M, Lee HW, Ayalasomayajula G, Yang JJ (พฤศจิกายน 2549). "การทำนายโปรตีนจับแคลเซียม EF-hand และการวิเคราะห์โปรตีน EF-hand ของแบคทีเรีย" Proteins . 65 (3): 643– 55. doi : 10.1002/prot.21139 . PMID  16981205 . S2CID  8904181 .
  • Zhou Y, Frey TK, Yang JJ (กรกฎาคม 2552). "แคลซิโอมิกส์ของไวรัส: ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง Ca2+ และไวรัส" . Cell Calcium . 46 (1): 1– 17. doi : 10.1016/j.ceca.2009.05.005 . PMC  3449087 . PMID  19535138 .
  • Nakayama S, Moncrief ND, Kretsinger RH (พฤษภาคม 1992). "วิวัฒนาการของโปรตีน EF-hand ที่ควบคุมด้วยแคลเซียม II. โดเมนของกลุ่มย่อยหลายกลุ่มมีประวัติวิวัฒนาการที่หลากหลาย" J. Mol. Evol . 34 (5): 416– 48. doi : 10.1007/BF00162998 . PMID  1602495. S2CID  34614223 .
  • Hogue CW, MacManus JP, Banville D, Szabo AG (กรกฎาคม 1992). "การเปรียบเทียบการเพิ่มความสว่างของแสงเทอร์เบียม (III) ในโปรตีนที่จับแคลเซียม EF hand กลายพันธุ์" . J. Biol. Chem . 267 (19): 13340– 7. doi : 10.1016/S0021-9258(18)42216-8 . PMID  1618836 .
  • Bairoch A, Cox JA (กันยายน 1990). "โมทีฟ EF-hand ในฟอสโฟลิเปส C ที่จำเพาะต่ออินโนซิทอลฟอสโฟลิปิด" FEBS Lett . 269 (2): 454– 6. doi : 10.1016/0014-5793(90)81214-9 . PMID  2401372 .
  • Finn BE, Forsén S (มกราคม 1995). "แบบจำลองวิวัฒนาการของโครงสร้าง หน้าที่ และการกระตุ้นของแคลโมดูลิน" . โครงสร้าง . 3 (1): 7– 11. doi : 10.1016/S0969-2126(01)00130-7 . PMID  7743133 .
  • สตาโธปูลอส พีบี, เจิ้ง แอล, หลี่ จี, เพลวิน เอ็มเจ, อิกุระ เอ็ม (ตุลาคม 2551) "ข้อมูลเชิงลึกเชิงโครงสร้างและกลไกเกี่ยวกับการเริ่มต้นการเข้าสู่แคลเซียมที่ดำเนินการโดยร้านค้าโดยใช้สื่อกลาง STIM1 " เซลล์​ 135 (1): 110– 22. ดอย : 10.1016/j.cell.2008.08.006 . PMID  18854159 .
  • Nelson MR, Thulin E, Fagan PA, Forsén S, Chazin WJ (กุมภาพันธ์ 2545). "โดเมน EF-hand: หน่วยโครงสร้างที่ร่วมมือกันทั่วโลก" Protein Sci . 11 (2): 198– 205. doi : 10.1110/ps.33302 . PMC  2373453 . PMID  11790829 .
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=EF_hand&oldid=1342495457 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ มือ EF

EF hand คือ โครงสร้างโดเมน หรือ ลวดลาย แบบ เกลียว-ห่วง-เกลียว ที่พบใน โปรตีน จับแคลเซียม กลุ่ม ใหญ่

ตำแหน่งการจับไอออนแคลเซียม

ไอออนแคลเซียมถูกจัดเรียงในโครงสร้างแบบพีระมิดคู่ห้าเหลี่ยม กรดอะมิโนหกตัวที่เกี่ยวข้องกับการจับนั้นอยู่ในตำแหน่งที่ 1, 3, 5, 7, 9 และ 12 โดยกรดอะมิโนเหล่านี้จะถูกแทนด้วย X, Y, Z, -Y, -X และ -Z กรดกลูตามิก (Glu) หรือกรดแอสปาร์ติก (Asp)...

การทำนาย

การค้นหารูปแบบ (ลายเซ็นโมทีฟ) เป็นหนึ่งในวิธีที่ตรงไปตรงมาที่สุดในการทำนายตำแหน่งการจับ Ca²⁺ แบบต่อเนื่องของ EF-hand ใน โปรตีน โดยอาศัยผลการจัดเรียงลำดับของโมทีฟ EF-hand มาตรฐาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหมู่ข้างเคียงที่อนุรักษ์ไว้ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับการจับ Ca²⁺...

การจำแนกประเภท

นับตั้งแต่มีการกำหนดโครงสร้างโมทีฟ EF-hand ในปี 1973 กลุ่มโปรตีน EF-hand ได้ขยายตัวจนปัจจุบันมีอย่างน้อย 66 กลุ่มย่อย โมทีฟ EF-hand แบ่งออกเป็นสองกลุ่มโครงสร้างหลัก: