Структура и функционирование белков. Применение методов биоинформатики - Джон Ригден 2014
Предсказание структуры мембранных белков
Особенности кристаллизации мембранных белков
Выделять ТМ белки, поверхность которых содержит как гидрофобные, так и гидрофильные участки, гораздо сложнее, чем белки, растворимые в воде. В процессе выделения естественное мембранное окружение белка разрушается и замещается молекулами детергента, при этом важно не допустить денатурации белка. Несмотря на значительные усилия в этой области, кристаллографические структуры с высоким разрешением сегодня получены для сравнительно небольшого количества ТМ белков. В то время как принято считать, что ТМ белки составляют около 30% протеома, они очень скудно представлены в структурных базах данных, таких как PDB (Bernstein et al. 2004), составляя лишь около 1% от общего числа представленных там структур (White 2004). В таблицах 4.1 и 4.2 приведены трансмембранные а-спирали и ß-бочонки, для которых на сегодняшний день получены кристаллографические структуры (Lomize et al. 2006b). С развитием и увеличением доступности высокотехнологичных методов исследования, таких как синхротронная рентгеновская микроскопия, появилась возможность изучать структуру белков методом рентгеноструктурного анализа, используя в качестве материала исследования мельчайшие белковые кристаллы. В сочетании с новейшими методами кристаллизации, такими как использование антител для улучшения растворимости белков, а также использование липидных фаз в качестве среды кристаллизации, эти исследования в ближайшие несколько лет, вероятнее всего, приведут к заметному прогрессу в области изучения структур ТМ белков.
Таблица 4.1. Надсемейства а-спиральных трансмембранных белков из базы данных ОРМ (Lomize et al. 2006b)
Функция |
Надсемейство |
Светозависимые транспортеры |
Родопсиноподобные белки |
Окислительно-восстановительные транспортеры |
Фотосинтетические реакционные центры и фотосистемы |
Потенциал-зависимые транспортеры |
Светособирающие комплексы |
Фосфатзависимые транс- тпортеры |
Белки, подобные трансмембранному цитохрому b |
Портеры (унипортеры, сим- портеры, антипортеры) |
Цитохром с оксидазы |
Каналы, включая ионные |
Многогемовые цитохромы |
Ферменты |
Протон- или натрий-проводящие АТФазы F/V/A- типа |
Белки с альфа-спиральными трансмембранными якорями |
АТФазы Р-типа |
Кассетные транспортеры, подобные транспортеру витамина В12 Одно спиральные АТФазные регуляторы Кассетные транспортеры, подобные липидным флиппазам Кассетный транспортер захвата молибдата Общий секреторный путь (Sec) Митохондриальный переносчик Надсемейство главных посредников Resistance-nodulation-cell division Симпортер дикарбоновых/аминокислот и катионов Одновалентный катионный/протонный антипортер Нейротрансмиттер натриевый симпортер Аммониевый транспортер (Amt) Транспортер метаболитов Потенциал-зависимые каналы Механочувствительный ионный канал большой проводимости (MscL) Механочувствительный ионный канал малой проводимости (MscS) Транспортер ионов металлов СогА Лиганд-зависимый ионный канал нейротрансмиттерных рецепторов Хлорный канал Дополнительные белки внешней мембраны Эпителиальный натриевый канал Транспортер иона магния (MgtE) Главный внутренний белок (МІР) Метановая монооксигеназа Ромбоидные белки Оксидоредуктаза-В дисульфидных связей (DsbB) Трансмембранный домен димеризации Т клеточного рецептора Стерил-сульфат сульфогидролаза Станнин Гликофорин А Основной оболочечный белок иновируса Субъединицы пили Белок, связанный с легочным сурфактантом |
Таблица 4.2. Надсемейства трансмембранных белков, имеющих структуру ß-бочонков, из базы данных ОРМ (Lomize et al. 2006b)
Источник |
Надсемейство |
Внешняя мембрана грам-отрицательных бактерий |
ОМРА-подобные |
Олигомерные бета-бочонки грам-положительных бактерий |
ОМРТ-подобные |
Аутотранспортер (АТ) Тримерный аутотранспортер ОМ фосфолипаза Нуклеозид-специфичный каналообразующий мембранный порин Внешнемембранный белок FadL (FadL) OmpG порин Тримерные порины Порины сахаров Omp85-TpsB транспортеры Лиганд-зависимые белковые каналы Внешнемембранный фактор (OMF) Лейкоцидиноподобные |