ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.04.2021
Просмотров: 1494
Скачиваний: 4
А
.
В
.
Сорокин
и
др
.
8
Т
аб
лица
1.
Но
менкла
тура
су
бъ
единиц
20S
про
теасо
мы
Су
бъ
ед
и
-
ница
T.
acido- philum
S. cer
evisiae
Млек
опит
ающие
К
онст
уитивная
20S
Иммунопро
те
асо
м
а
α
1
α
Scl1/Prc2/Prs2/C7
PSMA6/Pros27/Iota
PSMA6/PROS27/Iota
α
2
α
Pre8/Prs4/Y7
PSMA2/C3/Lmpc3
PSMA2/C3/Lmpc3
α
3
α
Pre9/Prs5/Y13
PSMA4/C9
PSMA4/C9
α
4
α
Pre6
PSMA7/C7/XAPC7
PSMA7/C7/XAPC7
α
5
α
Pup2/Doa5
PSMA5/Zeta
PSMA5/Zeta
α
6
α
Pre5
PSMA1/C2/Pros30
PSMA1/C2/Pros30
α
7
α
Pre10/Prc1/Prs1/C1
PSMA3/C8
PSMA3/C8
β
1
β
Pre3
PSMB6/Y/delta/LMPY/LMP19
PSMB9/
β
1i/LMP2/Ring12
β
2
β
Pup1
PSMB7/Z/Mmc14
PSMB10/
β
2i/LMP10/MECL1
β
3
β
Pup3
PSMB3/C10
PSMB3/C10
β
4
β
Pre1/C1
1
PSMB2/C7
PSMB2/C7
β
5
β
Pre2/Doa3/ Pr
g1
PSMB5/X/MB1
PSMB8/
β
5i/Ring10/Y2/C13/LMP7
β
6
β
Pre7/Prs3/ Pts1/C5
PSMB1/C5
PSMB1/C5
β
7
β
Pre4
PSMB4/N3/beta/LMP3
PSMB4/N3/beta/LMP3
γ
-
Интерферон
-
индуцир
уемые
су
бъе
диницы
иммунопро
те
асо
м
выделены
жирным
шрифт
ом
.
Разные
назв
ания
одной
су
бъе
диницы
прив
едены
чере
з
«/».
Протеасомная
система
деградации
и
процессинга
белков
9
Рис
. 3.
Молекулярная
организация
20S
протеасомы
.
А
.
Ленточная
диаграмма
α
-
и
β
-
субъединиц
протеасомы
Thermoplasma
acidophilum
.
Субъединицы
представлены
в
одинаковой
ориентации
,
демонст
ри
-
рую
щей
высокую
пространственную
гомологию
.
Основное
отличие
заключается
в
дополнительной
N-
концевой
α
-
спирали
(
Н
0)
у
α
-
субъединицы
.
Б
.
Топология
и
объемная
модель
протеасомы
Thermoplasma acidophilum
.
Про
-
теа
сома
состоит
из
14
копий
идентичных
α
-
субъединиц
и
14
копий
идентичных
β
-
субъединиц
.
На
продольном
срезе
желтым
цветом
выделены
остатки
треонина
в
каталитических
центрах
.
В
данной
проекции
их
видно
7
из
14.
В
.
Топология
и
объемная
модель
протеасомы
Saccharomyces cerevisiae
.
Про
теа
сома
состоит
из
2
копий
7
разных
α
-
субъединиц
и
2
копий
7
разных
β
-
субъеди
ниц
.
На
продольном
срезе
желтым
цветом
выделены
остатки
треонина
в
ката
ли
тических
центрах
.
В
данной
проекции
их
видно
3
из
6.
Рисунки
сделаны
в
программе
PyMOL
с
использованием
наборов
данных
PDB 1PMA, 1JD2,1G0U.
А
.
В
.
Сорокин
и
др
.
10
содержат
только
α
-
субъединицы
,
а
внутренние
два
кольца
–
только
β
-
субъединицы
[15].
Пространственная
структура
всех
протеа
-
сомных
субъединиц
одинакова
,
что
следует
из
высокой
гомо
логии
аминокислотной
последовательности
α
-
и
β
-
субъединиц
.
Прост
-
ранственная
укладка
субъединиц
представляет
собой
два
антипа
-
раллельных
пятитяжевых
β
-
листа
(S1-S10),
которые
лежат
между
двумя
α
-
спиралями
с
одной
стороны
(
Н
1,
Н
2)
и
тремя
α
-
спира
лями
с
другой
стороны
(
Н
3,
Н
4,
Н
5).
Основное
отличие
между
α
-
и
β
-
субъединицами
заключается
в
наличии
у
α
-
субъединицы
допол
ни
-
тель
ной
N-
концевой
α
-
спирали
(
Н
0, 35
а
.
о
.) (
рис
. 3
А
).
Внутреннее
пространство
протеасомы
разделено
на
три
ком
парт
-
мента
:
две
внешние
полости
(«antechamber»)
и
одна
внутрен
няя
протеолитическая
полость
.
Объем
внешней
полости
20S
про
теа
сомы
Thermoplasma acidophilum
~59
нм
3
,
объем
внутренней
протео
ли
-
тической
полости
~84
нм
3
,
и
в
ней
легко
может
поместиться
глобу
-
лярный
~70-
кДа
белок
[16].
Расстояние
от
внешней
границы
поры
до
каталитических
центров
составляет
~70 Å,
что
соответствует
длине
раз
вер
нутого
пептида
,
состоящего
примерно
из
20
а
.
о
.
Протеасому
относят
к
классу
N-
концевых
нуклеофильных
гидро
-
лаз
(NTN hydrolase). N-
концевой
треонин
β
-
субъединиц
важен
для
катализа
,
и
его
замена
на
серин
приводит
к
снижению
эффективности
гид
ролиза
[17].
У
прокариот
все
14
β
-
субъединиц
идентичны
и
,
следо
-
ва
тельно
,
протеасома
содержит
14
протеазных
центров
(
рис
. 3
Б
).
У
эука
риот
три
из
семи
β
-
субъединиц
имеют
треонин
-
протеазные
ката
ли
-
тические
центры
разной
субстратной
специфичности
,
то
есть
каждая
протеасома
имеет
6
протеазных
центров
(
рис
. 3
В
).
Известно
,
что
субъединица
β
1
обладает
каспазоподобной
активностью
(
гидролизует
пептидную
связь
после
отрицательно
заряженных
а
.
о
.),
субъединица
β
2 –
трипсиноподобной
активностью
,
то
есть
гидролизует
пептидную
связь
преимущественно
после
положительно
заряженных
а
.
о
.,
тогда
как
β
5 –
химотрипсиноподобной
активностью
,
то
есть
гидролизует
пеп
тидную
связь
после
объемных
гидрофобных
а
.
о
. [18, 19].
Все
протеиназные
центры
обращены
во
внутреннюю
протеоли
ти
-
чес
кую
полость
,
образованную
β
-
субъединицами
,
доступ
субстрата
к
ним
возможен
через
пору
,
сформированную
α
-
субъединицами
(
рис
. 3)
[20, 21].
Помимо
трех
основных
типов
протеиназных
центров
,
было
заявлено
о
существовании
еще
двух
: (i)
гидролизующего
пептидную
связь
после
разветвленных
а
.
о
. (branched chain amino acids peptidase,
BrAAP)
и
(ii)
гидролизующего
пептидную
связь
после
маленьких
нейт
-
ральных
а
.
о
. (small neutral amino acids peptidase, SNAAP) [22].
Однако
последующие
исследования
не
подтвердили
этот
вывод
[23].
Недавно
Протеасомная
система
деградации
и
процессинга
белков
11
на
основании
структурных
данных
было
выдвинуто
предположение
о
существовании
каталитического
центра
SNAAP
на
субъединице
β
7,
но
экспериментальных
доказательств
или
опровержений
пока
нет
[24].
Транслокация
субстрата
в
протеолитическую
полость
происходит
через
пору
,
образуемую
α
-
субъединицами
.
У
протеасомы
T. acidophi-
lum
диаметр
поры
составляет
~13 Å.
К
сожалению
,
в
имеющейся
струк
туре
не
видно
12 N-
концевых
остатков
α
-
субъединиц
,
которые
обра
щены
в
сторону
поры
(
рис
. 4) [25].
Этот
участок
не
имеет
фикси
-
ро
ванной
структуры
и
не
закрывает
канал
в
протеолитическую
полость
. 20S
протеасома
T. acidophilum
активна
в
расщеплении
пеп
тидов
,
однако
в
этом
случае
для
расщепления
белков
необходим
АТР
-
зави
симый
активатор
PAN [26, 27].
У
эукариот
доступ
субстрата
в
протео
литическую
полость
ограничен
:
пора
открывается
лишь
при
активации
протеасомы
(
рис
. 4).
Из
размера
поры
следует
,
что
через
нее
могут
проходить
лишь
α
-
спирали
с
небольшими
боковыми
цепями
или
β
-
шпильки
,
то
есть
пептиды
или
развернутые
белки
[20,
28].
Однако
экспериментальные
данные
свидетельствуют
в
пользу
того
,
что
пора
может
расширяться
до
20 Å,
и
это
позволяет
проходить
одно
временно
трем
развернутым
полипептидным
цепям
[29].
Открытие
канала
20S CP
Активация
АТР
-
зависимых
протеаз
часто
связана
с
аллостерической
регуляцией
их
протеолитических
центров
.
В
случае
эукариотической
20S
протеасомы
нет
структурных
доказательств
существования
такой
регуляции
.
Поэтому
активацию
протеасомы
связывают
с
откры
тием
поры
в
20S CP,
которое
обеспечивает
доступ
субстрата
к
каталитическим
центрам
.
Существующая
модель
механизма
откры
тия
поры
основана
на
данных
о
конформационных
перестройках
в
N-
кон
-
це
вых
участках
α
-
субъединиц
,
формирующих
пору
[30–33].
Такие
изме
нения
в
конформации
могут
происходить
(i)
при
взаимодействии
с
регуляторными
частицами
[34–36], (ii)
при
взаимодействии
с
субстратом
[37, 38], (iii)
при
обработке
небольшими
концентрациями
SDS,
полилизина
и
т
.
д
. [15, 39].
Основная
роль
в
открытии
поры
отводится
субъединице
α3
,
точ
-
нее
,
ее
N-
концевым
остаткам
. N-
конец
субъединицы
α3
уникален
по
своей
укладке
:
если
сравнивать
с
N-
концами
остальных
α
-
субъеди
ниц
,
он
наиболее
сильно
выступает
в
канал
,
пересекая
ось
псевдо
семилучевой
симметрии
,
и
образует
контакты
с
каждой
из
α
-
субъединиц
[30] (
рис
. 4
Б
).
Удаление
девяти
N-
концевых
остатков
субъединицы
α3
протеасомы
Saccharomyces cerevisiae
(
далее
такая
А
.
В
.
Сорокин
и
др
.
12
Рис
. 4.
Подпись
к
рис
.
дана
на
стр
. 13.