что такое домен биохимия

02.12.202318.04.2022 admin 0 Comments

Домен белка

Доме́н белка́ — элемент третичной структуры белка, представляющий собой достаточно стабильную и независимую подструктуру белка, чей фолдинг проходит независимо от остальных частей. В состав домена обычно входит несколько элементов вторичной структуры. Сходные по структуре домены встречаются не только в родственных белках (например, в гемоглобинах разных животных), но и в совершенно разных белках.

Примеры доменов белков

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Домен белка» в других словарях:

Домен белка — * дамен бялку * protein domain сложная комбинация вторичных белковых структур, обладающая специфической функцией и содержащая активнй сайт … Генетика. Энциклопедический словарь

минимизированный домен белка — Уменьшение размера белкового домена без потери биологической активности молекулы [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN minimized domainminiprotein domain … Справочник технического переводчика

Домен — (фр. domaine) область; единица структуры: В Викисловаре есть статья «домен» … Википедия

домен — Дискретная часть белка со своей функцией, комбинация доменов в одном белке определяет его функцию целиком [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN domain … Справочник технического переводчика

Домен — * дамен * domain 1. Участок полипептидной цепи белка, выполняющий к. л. его функцию (напр., цитоплазматический Д., трансмембранный Д. и т. п.). Д. кодируется участком гена, расположенным между соседними интронами (см.), т. е. одним экзоном (см.) … Генетика. Энциклопедический словарь

домен — domain домен. Участок полипептидной цепи белка, выполняющий какую либо его функцию (например, цитоплазматический Д., трансмембранный Д. и т.п.); по мнению некоторых генетиков, каждый Д. кодируется участком гена, расположенным между соседними… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

Рецепторная функция белка — Трансмембранные рецепторы мембранные белки, которые размещаются и работают не только во внешней клеточной мембране, но и в мембранах компартментов и органелл клетки. Связывание с сигнальной молекулой (гормоном или медиатором) происходит с одной… … Википедия

Магрибская белка — Магрибская белка … Википедия

Красная белка — Красная белка … Википедия

P53 — Тетрамер, состоящий из четырёх идентичных молекул белка p53. Они связаны между собой доменами, отвечающими за олигомеризацию (см. в тексте). p53 (белок p53) это транскрипционный фактор, регулирующий клеточный цикл. В не мутировавшем состоянии… … Википедия

Источник

СОДЕРЖАНИЕ

Каждое определение действительно и часто перекрывается, то есть компактный структурный домен, который находится среди различных белков, вероятно, независимо сворачивается в пределах своего структурного окружения. Природа часто объединяет несколько доменов вместе, чтобы сформировать мультидоменные и многофункциональные белки с огромным количеством возможностей. В многодоменном белке каждый домен может выполнять свою собственную функцию независимо или согласованно со своими соседями. Домены могут служить модулями для создания больших сборок, таких как вирусные частицы или мышечные волокна, или могут обеспечивать специфические каталитические или связывающие сайты, обнаруженные в ферментах или регуляторных белках.

Пример: пируваткиназа

Подходящим примером является пируваткиназа (см. Первый рисунок), гликолитический фермент, который играет важную роль в регулировании перехода от фруктозо-1,6-бифосфата к пирувату. Он содержит полностью β-нуклеотидный связывающий домен (синий), α / β-субстратный связывающий домен (серый) и α / β-регуляторный домен (оливково-зеленый), соединенные несколькими полипептидными линкерами. Каждый домен в этом белке встречается в различных наборах семейств белков.

Центральный домен связывания субстрата α / β-цилиндра является одной из наиболее распространенных ферментных складок. Это наблюдается во многих различных семействах ферментов, катализирующих совершенно несвязанные реакции. Α / β-цилиндр обычно называют TIM-цилиндром в честь триозофосфатизомеразы, которая была первой такой структурой, которая была решена. В настоящее время он подразделяется на 26 гомологичных семейств в базе данных домена CATH. Цилиндр TIM образован из последовательности мотивов β-α-β, замкнутых водородными связями первой и последней цепей вместе, образуя восьмицепочечный цилиндр. Есть споры об эволюционном происхождении этой области. Одно исследование показало, что один предковый фермент мог разделиться на несколько семейств, в то время как другое предполагает, что стабильная структура TIM-бочки возникла в результате конвергентной эволюции.

ТИМ-ствол в пируваткиназе является «прерывистым», что означает, что для образования домена требуется более одного сегмента полипептида. Вероятно, это результат встраивания одного домена в другой во время эволюции белка. На известных структурах показано, что около четверти структурных доменов являются прерывистыми. Встроенный регуляторный домен β-цилиндра является «непрерывным», состоящим из одного участка полипептида.

Единицы структуры белка

Ковалентная ассоциация двух доменов представляет собой функциональное и структурное преимущество, поскольку наблюдается повышение стабильности по сравнению с такими же нековалентно связанными структурами. Другими преимуществами являются защита промежуточных продуктов внутри междоменных ферментных щелей, которые в противном случае могут быть нестабильными в водной среде, и фиксированное стехиометрическое соотношение ферментативной активности, необходимое для последовательного набора реакций.

Третичная структура

Ограничения по размеру

У доменов есть ограничения на размер. Размер отдельных структурных доменов варьирует от 36 остатков в E-селектине до 692 остатков в липоксигеназе-1, но большинство, 90%, имеют менее 200 остатков, в среднем около 100 остатков. Очень короткие домены, менее 40 остатков, часто стабилизируются ионами металлов или дисульфидными связями. Более крупные домены, более 300 остатков, вероятно, состоят из нескольких гидрофобных ядер.

Четвертичная структура

Смена домена

Домены как эволюционные модули

База данных доменов CATH классифицирует домены примерно на 800 семейств; десять из этих складок густо заселены и называются «суперскладками». Суперсгибы определяются как складки, для которых существует по крайней мере три структуры без значительного сходства последовательностей. Наиболее популярной является суперсгибка α / β-ствола, как описано ранее.

Мультидоменные белки

Большинство белков, две трети у одноклеточных организмов и более 80% у многоклеточных, являются мультидоменными белками. Однако другие исследования пришли к выводу, что 40% прокариотических белков состоят из нескольких доменов, в то время как эукариоты имеют примерно 65% многодоменных белков.

Источник

Мультидоменные белки, вероятно, возникли из-за давления отбора во время эволюции, чтобы создать новые функции. Различные белки отличаются от общих предков различными комбинациями и ассоциациями доменов. Модульные единицы часто перемещаются внутри биологических систем и между ними посредством механизмов генетической перетасовки:

Типы организации

Мало того, что домены рекомбинируют, существует множество примеров того, как домен был вставлен в другой. Последовательности или структурное сходство с другими доменами демонстрируют, что гомологи встроенного и родительского доменов могут существовать независимо. Примером могут служить «пальцы», вставленные в домен «ладонь» в полимеразах семейства Pol I. Поскольку один домен может быть вставлен в другой, в многодоменном белке всегда должен быть хотя бы один непрерывный домен. Это основное различие между определениями структурных доменов и эволюционных / функциональных доменов. Эволюционный домен будет ограничен одной или двумя связями между доменами, тогда как структурные домены могут иметь неограниченное количество связей в рамках заданного критерия существования общего ядра. К эволюционному домену можно отнести несколько структурных доменов.

Складной

Преимущество доменов в сворачивании белков

Организация больших белков структурными доменами представляет собой преимущество для сворачивания белков, при этом каждый домен может сворачиваться индивидуально, ускоряя процесс сворачивания и уменьшая потенциально большую комбинацию взаимодействий остатков. Кроме того, учитывая наблюдаемое случайное распределение гидрофобных остатков в белках, формирование домена кажется оптимальным решением для крупного белка, позволяющего похоронить его гидрофобные остатки при сохранении гидрофильных остатков на поверхности.

Однако роль междоменных взаимодействий в сворачивании белков и в энергетике стабилизации нативной структуры, вероятно, различна для каждого белка. В лизоциме Т4 влияние одного домена на другой настолько сильно, что вся молекула устойчива к протеолитическому расщеплению. В этом случае сворачивание представляет собой последовательный процесс, при котором С-концевой домен требуется для независимого сворачивания на ранней стадии, а другой домен требует наличия свернутого С-концевого домена для сворачивания и стабилизации.

Домены и гибкость белков

Определение домена по структурным координатам

Важность доменов как структурных строительных блоков и элементов эволюции привела к появлению множества автоматизированных методов их идентификации и классификации в белках известной структуры. Автоматические процедуры для надежного присвоения доменов необходимы для создания баз данных доменов, особенно в связи с увеличением числа известных белковых структур. Хотя границы области могут быть определены визуальным осмотром, создание автоматизированного метода непросто. Проблемы возникают, когда вы сталкиваетесь с доменами, которые прерываются или сильно связаны. Тот факт, что не существует стандартного определения того, что на самом деле представляет собой предметная область, означает, что назначение предметной области сильно различается, и каждый исследователь использует уникальный набор критериев.

Методы

Один из первых алгоритмов использовал карту расстояний Cα-Cα вместе с процедурой иерархической кластеризации, которая рассматривала белки как несколько небольших сегментов длиной 10 остатков. Начальные сегменты были сгруппированы один за другим на основе расстояний между сегментами; сегменты с наименьшими расстояниями были сгруппированы и впоследствии рассмотрены как отдельные сегменты. Пошаговая кластеризация, наконец, включала полный белок. Го также использовал тот факт, что расстояния между доменами обычно больше, чем расстояния внутри домена; все возможные расстояния Cα-Cα были представлены в виде диагональных графиков, на которых были отчетливые паттерны для спиралей, протяженных цепей и комбинаций вторичных структур.

Метод Wodak и Janin был основан на вычисленных площадях поверхности раздела между двумя сегментами цепи, многократно расщепленными в различных положениях остатков. Площадь поверхности раздела рассчитывалась путем сравнения площадей поверхностей сколотых сегментов с площадями нативной структуры. Возможные границы домена можно определить на сайте, где площадь интерфейса была минимальной. В других методах для расчета компактности использовались меры доступности растворителя.

Swindells (1995) разработал метод DETECTIVE для идентификации доменов в белковых структурах, основанный на идее, что домены имеют гидрофобную внутреннюю часть. Было обнаружено, что недостатки возникают, когда гидрофобные ядра из разных доменов проходят через область интерфейса.

Примеры доменов

Домены неизвестной функции

Смотрите также

использованная литература

Эта статья включает текст и рисунки из диссертации Джорджа Р.А. (2002) «Предсказание структурных доменов в белках», Университетский колледж Лондона, которые были предоставлены ее автором.

Источник

Доменная структура белков

Длинные полипептидные цепи (длиной около 200 аминокислотных остатков или больше) обычно имеют доменную пространственную структуру. Доменом называют часть пептидной цепи, образующей как бы самостоятельную глобулу, причем на одной пептидной цепи может быть два или больше доменов. Домены в одном белке могут быть одинаковыми или различными как по структуре, так и но функции. Часто домен по своей структуре и свойствам сходен с отдельным глобулярным белком, имеющим самостоятельную третичную структуру. Благодаря доменной структуре белков облегчается формирование третичной структуры.

Очень часто между доменами располагаются центры связывания с лигандами. Кроме того домены отделены друг от друга неструктурированными фрагментами полипептидной цепи, которые называются шарнирными участками, благодаря чему они могут перемещаться относительно друг друга при взаимодействии. Такое свойство облегчает взаимодействие, а также способно обратимо менять конформацию белковой молекулы и ее функциональное состояние, что открывает путь к управлению метаболизмом при помощи белков.

В составе некоторых белков домены являются автономными функциональными единицами и выполняют самостоятельные функции, связываясь с различными лигандами. Подобные белки называются полифункциональными. Доменная организация и строение характерно в первую очередь для ферментов.

Супервторичные структуры белков (Самостоятельное изучение)

ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКОВ

Количество протомеров в белках может сильно варьировать: гемоглобин содержит 4 протомера, фермент аспартатгранскарбамоилаза — 12 протомеров, в белок вируса табачной мозаики входит 2120 протомеров, соединенных нековалентными связями. Следовательно, белки с четвертичной структурой могут иметь очень большую молекулярную массу.

Взаимодействие одного протомера с другими можно рассматривать как частный случай взаимодействия белка с лигандом. Каждый протомер служит лигандом для других протомеров.

Количество протомеров, способ их соединения и пространственной укладки относительно друг друга называют четвертичной структурой белка.

Особенности строения и функционирования олигомерных белков

1. Олигомерные белки могут содержать разное количество протомеров (например, димеры, тетрамеры, гексамеры и т. д.).

2. В состав олигомерных белков могут входить одинаковые или разные протомеры, например гомодимеры — белки содержащие 2 одинаковых протомера, гетеродимеры — белки, содержащие 2 разных протомера.

3. Различные по структуре протомеры могут связывать разные лиганды.

4. Взаимодействие одного протомера со специфическим лигандом вызывает конформационные изменения всего олигомерного белка и изменяет сродство других протомеров к лигандам. Это явление носит название кооперативных изменений конформации протомеров.

5. У олигомерных белков появляется новое по сравнению с одноцепочечными белками свойство — способность к аллостерической регуляции их функций.

Олигомерные белки обладают способность обратимо диссоциировать на отдельные протомеры и вновь образовывать ассоциаты. Причем протомеры по отдельности не обладают фукциональностью. Только вместе, протомеры в составе олигомерного белка способны выполнять возложенную на них функцию. Поэтому четвертичная конформация в более широкой трактовке – это белковый ассоциат, состоящий из двух и большего количества протомеров, которые соединены друг с другом гидрофобными и иными слабыми взаимодействиями, обладающий биологической функцией только при соединении друг с другом.

Четвертичная структура является такой же специфичной, уникальной характеристикой данного белка, как и другие уровни структуры.

Олигомерные белки в строгом смысле нельзя назвать молекулами: скорее это надмолекулярные структуры, занимающие промежуточное положение между молекулами и клеточными органеллами, такими, как шаперониновый комплекс, рибосомы, хромосомы, мембраны и др.

Источник

Содержание

Предпосылки

Каждое определение действительно и часто перекрывается, то есть компактный структурный домен который обнаруживается среди различных белков, вероятно, независимо сворачивается в своей структурной среде. Природа часто объединяет несколько доменов, чтобы сформировать мультидоменные и многофункциональные белки с огромным количеством возможностей. В мультидоменном белке каждый домен может выполнять свою собственную функцию независимо или согласованно со своими соседями. Домены могут служить модулями для создания больших сборок, таких как вирусные частицы или мышечные волокна, или могут обеспечивать определенные каталитические или связывающие сайты, обнаруженные в ферментах или регуляторных белках.

Пример: пируваткиназа

Центральный α / β-цилиндрический домен связывания субстрата является одной из наиболее распространенных ферментных складок. Это наблюдается во многих различных семействах ферментов, катализирующих совершенно несвязанные реакции. Α / β-цилиндр обычно называют TIM-цилиндром в честь триозофосфат-изомеразы, которая была первой такой структурой, которая была решена. В настоящее время он подразделяется на 26 гомологичных семейств в базе данных домена CATH. Цилиндр TIM сформирован из последовательности мотивов β-α-β, замкнутых водородными связями первой и последней цепей вместе, образуя восьмицепочечный цилиндр. Есть споры об эволюционном происхождении этой области. Одно исследование показало, что один предковый фермент мог разделиться на несколько семейств, в то время как другое предполагает, что стабильная структура TIM-бочки возникла в результате конвергентной эволюции.

TIM-бочка в пируваткиназе «прерывистая», это означает, что для образования домена требуется более одного сегмента полипептида. Вероятно, это результат встраивания одного домена в другой во время эволюции белка. На основе известных структур показано, что около четверти структурных доменов являются разрывными. Встроенный регуляторный домен β-цилиндра является «непрерывным», состоящим из одного участка полипептида.

Единицы структуры белка

Ковалентная ассоциация двух доменов представляет собой функциональное и структурное преимущество, так как наблюдается повышение стабильности по сравнению с теми же нековалентно связанными структурами. Другими преимуществами являются защита промежуточных продуктов внутри междоменных ферментных щелей, которые в противном случае могут быть нестабильными в водной среде, и фиксированное стехиометрическое соотношение ферментативной активности, необходимое для последовательного набора реакций.

Структурное выравнивание является важный инструмент для определения доменов.