Взаимодействия белков определяются модульными доменами
Белок-белковые взаимодействия определяются независимыми модульными доменами.
Основные положения:
- Белки взаимодействуют между собой через небольшие консервативные домены.
- Для передачи сигнала необходимы взаимодействующие модульные домены.
- Адаптеры состоят исключительно из доменов или представляют собой связывающие последовательности.
Модульные домены белок-белковых взаимодействий или связывающие белок последовательности присутствуют во многих сигнальных белках и обеспечивают их связывание с другими молекулами, включая белки, липиды и нуклеиновые кислоты. Некоторые из этих доменов перечислены на рис. 18.9 . В противоположность каркасным структурам, которые связывают определенные белки достаточно селективно, во взаимодействии с модульными доменами обычно участвует не одна конкретная молекула, а группа мишеней с общими структурными свойствами.
Впервые модульные домены взаимодействий, участвующие в передаче сигнала, были обнаружены в тирозинкиназе , представляющей собой протоонкоген Src , которая содержит домен тирозинкиназы и два домена, называющиеся гомологичные Src-домен 2 (SH2) и Src-домен 3 (SH3) . Первоначально модульные домены SH2 и SH3 были идентифицированы при сравнении структуры Src со структурой двух других тирозинкиназ - тирозинкиназы Fps и тирозинкиназы Abl . Один или оба этих домена присутствуют во многих белках и оба участвуют в белок-белковых взаимодействиях.
Домены SH3, которые содержат примерно 50 остатков аминокислот, связываются со специфическими короткими последовательностями, обогащенными пролином . Домены SH3 и богатые пролином последовательности присутствуют во многих белках цитоскелета , входящих в состав комплексов фокальной адгезии . Возможно, что такие последовательности могут направлять белки с доменами SH3 к этим специфическим клеточным сайтам. В отличие от сайтов SH2, связывающих фосфотирозин , сайты связывания с последовательностями богатыми пролином для доменов SH3 присутствуют в покоящихся и активированных клетках. Однако взаимодействие SH3 с пролином блокируется при фосфорилировании аминокислот в этой последовательности.
Домены SH2, которые содержат примерно 100 остатков аминокислот, связываются с белками, содержащими фосфорилированные остатки тирозина , например с цитоплазматической тирозинкиназой и с рецепторными тирозинкиназами. Таким образом, фосфорилирование Tyr регулирует свойства сайтов связывания SH2 и, тем самым, набор белок-белковых взаимодействий в зависимости от характера сигнала.
Для идентификации специфичности связывания доменов SH2 был использован элегантный метод. Вначале рекомбинантные SH2 домены инкубировали с клеточными лизатами, а затем с помощью аффинных методов их выделяли из инкубатов. Некоторые из белков, связанных с доменами SH2, взаимодействовали с антителами к фосфотирозину . С использованием этого и других методов было показано, что домены SH2 узнают последовательности, примыкающие к фосфотирозину , и для прочного связывания необходимо фосфорилирование тирозиновых остатков.
По мере идентификации природы взаимодействий, накапливаются данные о специфических последовательностях аминокислот, которые узнаются и связываются с модульными доменами. Такие данные также получаются в результате выполнения программы скрининга, с использованием библиотек кДНК и/или пептидов для оценки взаимодействий. На основании исследования специфичности последовательностей для индивидуальных доменов были идентифицированы консенсусные последовательности. Пользуясь этими последовательностями, можно предсказать, будет ли домен связываться с той или иной последовательностью в белке.
Адаптерные белки , которые не обладают ферментативной активностью, связывают сигнальные молекулы и располагают их таким образом, который позволяет им реагировать на внешние сигналы. Обычно адаптерные белки содержат два или более модульных доменов или связывающую последовательность. Адаптерные белки, в отличие от каркасных, обычно характеризуются многофункциональностью, поскольку их модульные домены и последовательности не обладают высокой специфичностью. Адаптеры связываются с одним или несколькими другими сигнальными белками через домены белковых взаимодействий. Это приводит к группированию сигнальных белков или облегчает их дополнительные взаимодействия с другими белками.
Grb2 представляет собой прототип адаптерного белка, который был идентифицирован как белок, связывающийся с С-концевой областью EGF-рецептора . Grb2 обладает одним SH2 и двумя SH3 доменами. Посредством SH3 домена он конститутивно связывается со специфическими обогащенными пролином участками белков, причем это связывание может блокироваться. Мишенью для Grb2 служит SOS , фактор обмена гуаниловых нуклеотидов, который активирует Ras , небольшой белок связывающий ГТФ , в ответ на сигнал, который подает EGF . Посредством домена SH2, белок Grb2 связывает белки, фосфорилированные по тирозину, включая сами рецепторы, причем связывание носит сигнал-зависимый характер. Таким образом, фосфорилирование тирозина в этих рецепторах, в ответ на связывание ими лиганда, обеспечивает связывание их с Grb2, что, в свою очередь, приводит к перемещению SOS на рецептор, локализованный в мембране. Оказавшись в мембране, SOS может активировать свою мишень, Ras .
Смотрите также:
