Mão EF - EF hand

Mão EF
PDB 1osa EBI.jpg
Estrutura do Paramecium tetraurelia calmodulin recombinante .
Identificadores
Símbolo efhand
Pfam PF00036
InterPro IPR002048
PRÓSITO PDOC00018
SCOP2 1osa / SCOPe / SUPFAM
CDD cd00051

A mão EF é um domínio ou motivo estrutural hélice-alça-hélice encontrado em uma grande família de proteínas de ligação ao cálcio .

O motivo da mão EF contém uma topologia hélice-alça-hélice, muito parecida com o polegar e o indicador da mão humana, em que os íons Ca 2+ são coordenados por ligantes dentro da alça. O nome do motivo vem da nomenclatura tradicional usada para descrever a proteína parvalbumina , que contém três desses motivos e provavelmente está envolvida no relaxamento muscular por meio de sua atividade de ligação de cálcio.

A mão EF consiste em duas hélices alfa ligadas por uma região de loop curto (geralmente cerca de 12 aminoácidos ) que geralmente liga os íons de cálcio . As mãos EF também aparecem em cada domínio estrutural da proteína sinalizadora calmodulina e na proteína muscular troponina-C .

Local de ligação do íon cálcio

Motivo de ligação de Ca 2+ EF-hand .
  • O íon cálcio é coordenado em uma configuração bipiramidal pentagonal. Os seis resíduos envolvidos na ligação estão nas posições 1, 3, 5, 7, 9 e 12; estes resíduos são denotados por X, Y, Z, -Y, -X e -Z. O invariante Glu ou Asp na posição 12 fornece dois oxigênios para ligar o Ca (ligante bidentado).
  • O íon cálcio é ligado por ambos os átomos da estrutura protéica e pelas cadeias laterais de aminoácidos , especificamente aquelas dos resíduos de aminoácidos ácidos aspartato e glutamato . Esses resíduos são carregados negativamente e farão uma interação de carga com o íon de cálcio carregado positivamente. O motivo da mão EF estava entre os primeiros motivos estruturais cujos requisitos de sequência foram analisados ​​em detalhes. Cinco dos resíduos da alça ligam-se ao cálcio e, portanto, têm uma forte preferência por cadeias laterais contendo oxigênio , especialmente aspartato e glutamato. O sexto resíduo no loop é necessariamente glicina devido aos requisitos conformacionais do backbone. Os resíduos restantes são tipicamente hidrofóbicos e formam um núcleo hidrofóbico que se liga e estabiliza as duas hélices.
  • Após a ligação ao Ca 2+ , este motivo pode sofrer alterações conformacionais que permitem funções reguladas por Ca 2+ , conforme observado em efetores de Ca 2+ , como calmodulina (CaM) e troponina C (TnC) e tampões de Ca 2+ , como calreticulina e calbindina D9k. Enquanto a maioria das proteínas de ligação ao cálcio EF-hand (CaBPs) conhecidas contêm motivos EF-hand emparelhados, CaBP's com mãos EF únicas também foram descobertas em bactérias e eucariotos. Além disso, "motivos semelhantes à mão de EF" foram encontrados em várias bactérias. Embora as propriedades de coordenação permaneçam semelhantes com o motivo de mão EF de hélice-loop-hélice de 29 resíduos canônicos, os motivos EF-hand-like diferem de EF-hands por conterem desvios na estrutura secundária das sequências de flanqueamento e / ou variação no comprimento da alça de coordenação de Ca 2+ .
  • As mãos EF têm uma seletividade muito alta para o cálcio. Por exemplo, a constante de dissociação de alfa parvalbumina para Ca 2+ é ~ 1000 vezes menor do que para o íon semelhante Mg 2+ . Essa alta seletividade se deve à geometria de coordenação relativamente rígida, à presença de múltiplas cadeias laterais de aminoácidos carregados no local de ligação, bem como às propriedades de solvatação do íon.

Predição

Resumo das assinaturas dos motivos usados ​​para a previsão das mãos EF.
  • A pesquisa de padrão (assinatura do motivo) é uma das maneiras mais simples de prever locais contínuos de ligação de Ca 2+ à mão EF em proteínas. Com base nos resultados de alinhamento de sequência de motivos canônicos de EF-hand, especialmente as cadeias laterais conservadas diretamente envolvidas na ligação de Ca 2+ , um padrão PS50222 foi gerado para prever locais canônicos de EF-hand. Os servidores de previsão podem ser encontrados na seção de links externos.

Classificação

  • Desde o delineamento do motivo EF-hand em 1973, a família das proteínas EF-hand se expandiu para incluir pelo menos 66 subfamílias até agora. Os motivos das mãos EF são divididos em dois grupos principais:
    • Mãos canônicas EF como vistas na calmodulina (CaM) e na proteína procariótica semelhante a CaM, caleritrina. A alça de mão EF canônica de 12 resíduos se liga a Ca 2+ principalmente por meio de carboxilatos de cadeia lateral ou carbonilas (posições de seqüência de alça 1, 3, 5, 12). O resíduo no eixo –X coordena o íon Ca 2+ por meio de uma molécula de água em ponte. O EF-hand loop tem um ligante bidentado (Glu ou Asp) no eixo –Z.
    • Pseudo-mãos EF encontradas exclusivamente nos terminais N das proteínas S100 e semelhantes a S100. A alça de mão pseudo EF de 14 resíduos quela Ca 2+ principalmente por meio de carbonilas de base (posições 1, 4, 6, 9).

Pontos adicionais:

Árvore filogenética da família de proteínas de mão EF.
  • Proteínas semelhantes à mão de EF com elementos estruturais flanqueadores diversificados ao redor da alça de ligação de Ca 2+ foram relatadas em bactérias e vírus. Estas proteínas procarióticas EF-hand-like estão amplamente implicadas na sinalização de Ca 2+ e na homeostase em bactérias. Eles contêm comprimentos flexíveis de laços de ligação de Ca 2+ que diferem dos motivos da mão EF. No entanto, suas propriedades de coordenação lembram os motivos clássicos da mão EF.
    • Por exemplo, o sítio de ligação de Ca 2+ semicontínuo na proteína de ligação de D-galactose (GBP) contém uma alça de nove resíduos. O íon Ca 2+ é coordenado por sete átomos de proteína de oxigênio, cinco dos quais são da alça que imita a alça EF canônica, enquanto os outros dois são do grupo carboxilato de um Glu distante.
    • Outro exemplo é um novo domínio denominado Excalibur (região extracelular de ligação ao Ca 2+ ) isolado de Bacillus subtilis . Este domínio tem uma alça conservada de ligação de Ca 2+ de 10 resíduos notavelmente semelhante à alça de mão EF de 12 resíduos canônica.
    • A diversidade da estrutura da região flanqueadora é ilustrada pela descoberta de domínios EF-hand-like em proteínas bacterianas. Por exemplo, uma hélice-alça-fita em vez da estrutura hélice-alça-hélice está na proteína de ligação à galactose periplasmática ( Salmonella typhimurium , PDB : 1gcg ) ou proteína de ligação ao alginato ( Sphingomonas sp ., 1kwh ); a hélice de entrada está faltando no antígeno protetor ( Bacillus anthracis , 1acc ) ou dockerin ( Clostridium thermocellum , 1daq ).
  • Entre todas as estruturas relatadas até agora, a maioria dos motivos das mãos EF são emparelhados entre dois motivos canônicos ou um pseudo e um canônico. Para proteínas com números ímpares de mãos EF, como a penta-EF-calpaína de mão, os motivos de mão de EF foram acoplados por homodimerização ou heterodimerização. A mão EF recém-identificada contendo proteína sensora de Ca 2+ ER , molécula de interação estromal 1 e 2 (STIM1, STIM2), demonstrou conter um motivo de mão EF canônica de ligação de Ca 2+ que emparelha com um motivo imediato, a jusante mão EF atípica "oculta" não ligada a Ca 2+ . Motivos de uma única mão EF podem servir como módulos de encaixe de proteínas: por exemplo, a única mão EF nas proteínas NKD1 e NKD2 se liga às proteínas Disheveled (DVL1, DVL2, DVL3).
  • Funcionalmente, as mãos EF podem ser divididas em duas classes: 1) proteínas de sinalização e 2) proteínas de tamponamento / transporte. O primeiro grupo é o maior e inclui os membros mais conhecidos da família, como calmodulina, troponina C e S100B. Essas proteínas normalmente sofrem uma mudança conformacional dependente de cálcio que abre um local de ligação alvo. Este último grupo é representado pela calbindina D9k e não sofre alterações conformacionais dependentes de cálcio.

Subfamílias

Exemplos

Aequorin

A equorina é uma proteína de ligação ao cálcio (CaBP) isolada do celenterado Aequorea victoria. Aequorina pertence à família EF-hand de CaBPs, com EF-hand loops que estão intimamente relacionados aos CaBPs em mamíferos. Além disso, a equorina tem sido usada há anos como um indicador de Ca2 + e tem se mostrado segura e bem tolerada pelas células. A equorina é composta por dois componentes - o componente de ligação de cálcio apoaequorin (AQ) e a molécula quimioluminescente coelenterazina. A porção AQ desta proteína contém os domínios de ligação de cálcio EF-hand.

Proteínas humanas

As proteínas humanas contendo este domínio incluem:

Veja também

  • Outro motivo distinto de ligação de cálcio composto por hélices alfa é o domínio dockerin .

Referências

Leitura adicional

links externos