Rulou de jeleu

O rolă de jeleu sau rulada elvețiană  este o stivă de proteine ​​sau o structură super-secundară , constând din opt fire beta dispuse în două foi cu patru fire. Numele structurii, inventat de Jane S. Richardson în 1981, reflectă asemănarea acesteia cu un jeleu sau o plăcintă elvețiană [2] . Stivuirea este o extensie a motivului cheii grecești și uneori este considerată o formă de cilindru beta . Este foarte frecventă în proteinele virale , în special în proteinele capside virale [3] [4] . Luate împreună, jelly roll și cheia grecească reprezintă aproximativ 30% din toate proteinele beta adnotate în baza de date Structural Classification of Proteins (SCOP) [5] .

Structura

Structura de bază a ruloului de jeleu este alcătuită din opt fire beta aranjate în două folii beta anti -paralele cu patru fire care se împachetează pe o interfață hidrofobă . Lanțurile sunt etichetate în mod tradițional de la B la I din motivul istoric că prima structură care a fost rezolvată, proteina capsidei de jeleu din virusul tufăsului de roșii , a avut o catenă A suplimentară în afara miezului de pliu comun [6] [7] . Foile constau din șuvițe BIDG și CHEF pliate astfel încât șuvițele B se împletesc opus C, I opus H etc. [4] [8]

Proteine ​​virale

Un număr mare de viruși își construiesc capsidele din proteine ​​care conțin fie o rolă de jeleu simplă, fie dublă. Se crede că această arhitectură comună a capsidei reflectă relații evolutive antice, posibil revenind la ultimul strămoș comun universal (LUCA) al vieții celulare [8] [9] [10] . Alte linii virale folosesc proteine ​​neînrudite din punct de vedere evolutiv pentru a crea capside închise care probabil au evoluat independent de cel puțin două ori [9] [11] și posibil de multe ori, cu asocieri cu proteine ​​de origine celulară [12] .

Capsidă proteică cu rulou unic de jeleu

S-au găsit proteine ​​​​un singur jelly roll-in-capside (JRC) în cel puțin șaisprezece familii diferite de virusuri , majoritatea cu o structură de capside icosaedrică și incluzând atât virusuri ARN, cât și virusuri ADN [13] . Mulți virusuri capside monocatenar sunt viruși ARN pozitivi monocatenar. Două grupuri de virusuri ADN dublu catenar cu capside JRC monocatenar sunt Papillomaviridae și Polyomaviridae , ambele având capside destul de mici; la acești virusuri, arhitectura capsidei asamblate orientează axa rolei de jeleu paralel sau „orizontal” cu suprafața capsidei [11] . Analiza pe scară largă a componentelor capsidei virale a arătat că o singură rolă orizontală de jeleu este cea mai comună pliază dintre proteinele capsidei, reprezentând aproximativ 28% din exemplele cunoscute [12] .

Un alt grup de viruși utilizează proteine ​​​​un singur jeleu în capside, dar într-o orientare mai degrabă verticală decât orizontală. Acești viruși sunt înrudiți evolutiv cu un grup mare de viruși cu rulouri duble de gelatină, cunoscuți sub numele de PRD1  , o linie virală de adenovirus , cu o arhitectură capside similară, realizată prin asamblarea a două proteine ​​​​capside pliate cu miez de jeleu pliate, exprimate din gene diferite [14] [15 ] ] . Acești viruși solitar de rulouri de jeleu vertical alcătuiesc taxonul Helvetiavirae [16] . Virușii cunoscuți cu capside verticale sub formă de rulouri unice de jeleu infectează procariotele extremofile [14] [12] .

Roll Jelly dublu

Proteinele capsidelor de rulouri de jeleu dublu constau din două stive simple de rulouri de jeleu conectate printr-o regiune de legătură scurtă. Se găsesc atât în ​​virusurile ADN dublu catenar, cât și în virusurile ADN monocatenar în cel puțin zece familii diferite de virusuri, inclusiv viruși care infectează toate domeniile vieții și acoperă o gamă largă de dimensiuni de capside [4] [11] [18] . În arhitectura capsidei ruloului dublu jeleu, axa acesteia este orientată perpendicular sau „vertical” pe suprafața capsidei [19] .

Se crede că proteinele de rulouri de jeleu dublu au evoluat din proteinele de rulou de jeleu unic prin duplicarea genelor [11] [19] . Este probabil ca virușii verticali simple jelly roll să fie o formă de tranziție și că proteinele capside jelly roll vertical și orizontal să aibă o origine evolutivă independentă din proteinele celulare ancestrale [12] . Gradul de similitudine structurală dintre capsidele virusului dublu jelly roll a condus la concluzia că acești virusuri au probabil o origine evolutivă comună, în ciuda diversității lor în dimensiune și interval de gazdă; aceasta a devenit cunoscută ca descendența adenovirusului  PRD1 ( Bamfordvirae ) [ 19] [16] [20] [21] . Mulți membri ai acestui grup au fost identificați prin metagenomică și, în unele cazuri, au puține sau deloc în comun gene virale [12] [22] . Deși cei mai mulți membri ai acestui grup au geometrie capside icosaedrică , câteva familii precum Poxviridae și Ascoviridae au virioni maturi ovali sau în formă de cărămidă; Poxvirusurile, cum ar fi Vaccinia , suferă modificări conformaționale drastice mediate de proteinele duble jelly roll în timpul maturării și probabil provin dintr-un strămoș icosaedric [11] [23] .

Nu s-au observat proteine ​​de rulouri de jeleu dublu în proteinele celulare; ele par a fi unice pentru viruși [11] . Din acest motiv, descoperirea unei omologii clare cu proteinele duble jelly roll în secvențele elementelor mobile - polintoni , larg distribuite în genomul eucariote, este considerată o dovadă a unei strânse relații evolutive a acestor elemente genetice cu virusurile [24] .

Proteine ​​virale non-capside

Rulourile unice de jeleu se găsesc, de asemenea, în proteinele virale non-capside, inclusiv componente minore ale virionului asamblat, precum și în proteinele non-virion, cum ar fi poliedrina [11] .

Proteine ​​celulare

În timp ce rulourile cu jeleu dublu nu apar în proteinele de origine celulară, rulourile cu jeleu simplu apar [11] [12] . O astfel de clasă de proteine ​​celulare sunt nucleoplasminele , care servesc ca proteine ​​însoțitoare moleculare pentru a asambla histonele în nucleozomi . Domeniul nucleoplasminului N-terminal are un singur pliu de rulare de jeleu și este asamblat într-un pentamer [25] . De atunci, structuri similare au fost raportate în grupuri suplimentare de proteine ​​de remodelare a cromatinei [26] . Motive de rulouri de jeleu cu legare identică la straturile beta se găsesc și în liganzii factorului de necroză tumorală [27] și proteinele bacteriei Yersinia pseudotuberculosis, care aparțin unei clase de proteine ​​virale și bacteriene cunoscute sub numele de superantigene [28] [29] .

Mai larg, membrii superfamiliei kupin extrem de diverse sunt adesea descriși ca rulouri de jeleu; deși nucleul comun al structurii domeniului cupinului conține doar șase lanțuri beta, mulți cupini au opt [30] . Exemplele includ enzimele non-hem dioxigenază [31] [32] și histon demetilazele din familia JmjC [33] [34] .

Evoluție

Studiile comparative ale proteinelor clasificate ca jelly roll și „ cheie grecească ” sugerează că proteinele cheie cheie grecești au apărut semnificativ mai devreme decât omologii lor mai complexi din punct de vedere topologic din jelly roll [5] . Studiile de bioinformatică structurală care compară proteinele din ruloul de jeleu de capside virale cu alte proteine ​​cu structură cunoscută arată că proteinele capsidelor formează un grup bine separat, sugerând că sunt supuse unui anumit set de constrângeri evolutive [4] . Una dintre cele mai notabile caracteristici ale proteinelor din ruloul de jeleu de capside virale este capacitatea lor de a forma oligomeri într-o structură mozaică repetată pentru a forma o înveliș proteic închis; proteinele celulare care sunt cele mai asemănătoare în pliuri și topologie sunt, de asemenea, oligomeri în cea mai mare parte [4] . S-a sugerat că proteinele capside virale din ruloul de jeleu au provenit din rulourile de jeleu celular, posibil în mai multe cazuri independente, în primele etape ale evoluției celulare [12] .

Istorie și nomenclatură

Denumirea „rulă de jeleu” a fost folosit pentru prima dată pentru o structură creată de Jane S. Richardson în 1981 pe baza unui motiv cheie grecească și a fost menită să reflecte asemănarea structurii cu un jeleu sau o plăcintă elvețiană [2] . Structura a primit multe denumiri descriptive, inclusiv: wedge, beta trunk și beta roll. Marginile celor două foi nu se intersectează pentru a forma modele regulate de legături de hidrogen și, prin urmare, adesea nu este considerat un adevărat cilindru beta [3] , deși termenul este utilizat pe scară largă în descrierea arhitecturii capsidei virale [14] [15] . Proteinele celulare care conțin structuri similare cu o rolă de jeleu pot fi descrise ca un pliu cupin, un pliu JmjC sau o spirală beta dublu catenară [32] .

Vezi și

Note

  1. ↑ 1 2 Steven B. Larson, John S. Day, Alexander McPherson. Virusul mozaic al tutunului satelit rafinat la rezoluție de 1,4 Å  // Acta Crystallographica Secțiunea D Cristalografie biologică. — 01-09-2014. - T. 70 , nr. 9 . — S. 2316–2330 . — ISSN 1399-0047 . - doi : 10.1107/S1399004714013789 .
  2. ↑ 1 2 Progrese în chimia proteinelor. Volumul 34 . - New York: Academic Press, 1981. - 1 resursă online (ixi, 371 pagini) p. - ISBN 978-0-08-058207-8 , 0-08-058207-9, 0-12-034234-0, 978-0-12-034234-1.
  3. ↑ 1 2 Gareth Chelvanayagam, Jaap Heringa, Patrick Argos. Anatomia și evoluția proteinelor care prezintă topologia jellyroll a capsidei virale  (engleză)  // Journal of Molecular Biology. — 1992-11. — Vol. 228 , iss. 1 . — P. 220–242 . - doi : 10.1016/0022-2836(92)90502-B .
  4. ↑ 1 2 3 4 5 Shanshan Cheng, Charles L. Brooks. Proteinele capside virale sunt segregate în spațiul de pliere structurală  //  PLoS Computational Biology / Dennis R. Livesay. — 07-02-2013. — Vol. 9 , iss. 2 . — P.e1002905 . — ISSN 1553-7358 . - doi : 10.1371/journal.pcbi.1002905 .
  5. ↑ 1 2 Hannah Edwards, Sanne Abeln, Charlotte M. Deane. Exploring Fold Space Preferences of New-born and Ancient Protein Superfamilies  //  PLoS Computational Biology / Christine A. Orengo. — 14.11.2013. — Vol. 9 , iss. 11 . — P. e1003325 . — ISSN 1553-7358 . - doi : 10.1371/journal.pcbi.1003325 .
  6. ↑ S. C. Harrison, A. J. Olson, C. E. Schutt, F. K. Winkler, G. Bricogne. Virusul stufului de roșii la rezoluție de 2,9 Å   // Natură . — 1978-11. — Vol. 276 , iss. 5686 . — P. 368–373 . — ISSN 1476-4687 0028-0836, 1476-4687 . - doi : 10.1038/276368a0 .
  7. ↑ Michael G. Rossmann, Celerino Abad-Zapatero, Mathur R. N. Murthy, Lars Liljas, T. Alwyn Jones. Comparații structurale ale unor mici virusuri de plante sferice  //  Journal of Molecular Biology. - 1983-04. — Vol. 165 , iss. 4 . — P. 711–736 . - doi : 10.1016/S0022-2836(83)80276-9 .
  8. ↑ 1 2 Michael G. Rossmann, Celerino Abad-Zapatero, Mathur RN Murthy, Lars Liljas, T. Alwyn Jones. Comparații structurale ale unor mici virusuri de plante sferice  //  Journal of Molecular Biology. - 25-04-1983. — Vol. 165 , iss. 4 . — P. 711–736 . — ISSN 0022-2836 . - doi : 10.1016/S0022-2836(83)80276-9 .
  9. ↑ 1 2 Patrick Forterre, David Prangishvili. Originea virusurilor  (engleză)  // Research in Microbiology. — 2009-09. — Vol. 160 , iss. 7 . — P. 466–472 . - doi : 10.1016/j.resmic.2009.07.008 .
  10. ↑ Edward C. Holmes. Ce ne spune Virus Evolution despre Virus Origins?  (engleză)  // Journal of Virology. — 2011-06. — Vol. 85 , iss. 11 . - P. 5247-5251 . — ISSN 1098-5514 0022-538X, 1098-5514 . - doi : 10.1128/JVI.02203-10 .
  11. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Mart Krupovic, Dennis H Bamford. Viruși ADN dublu catenar: 20 de familii și doar cinci principii arhitecturale diferite pentru asamblarea virionilor  //  Opinia curentă în virologie. — 2011-08. — Vol. 1 , iss. 2 . — P. 118–124 . - doi : 10.1016/j.coviro.2011.06.001 .
  12. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Mart Krupovic, Eugene V. Koonin. Origini multiple ale proteinelor capside virale din strămoșii celulari  (engleză)  // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 21.03.2017. — Vol. 114 , iss. 12 . - ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490 . - doi : 10.1073/pnas.1621061114 .
  13. ↑ Mart Krupovic. Rețele de interacțiuni evolutive care stau la baza originii polifiletice a virusurilor ssDNA  //  Current Opinion in Virology. — 2013-10. — Vol. 3 , iss. 5 . — P. 578–586 . - doi : 10.1016/j.coviro.2013.06.010 .
  14. ↑ 1 2 3 David Gil-Carton, Salla T. Jaakkola, Diego Charro, Bibiana Peralta, Daniel Castaño-Díez. Perspectivă asupra ansamblului de virusuri cu proteine ​​​​capside majore cu un singur β-baril vertical   // Structura . — 2015-10. — Vol. 23 , iss. 10 . — P. 1866–1877 . - doi : 10.1016/j.str.2015.07.015 .
  15. ↑ 1 2 Isaac Santos-Pérez, Diego Charro, David Gil-Carton, Mikel Azkargorta, Felix Elortza. Baza structurală pentru asamblarea virusurilor verticale cu un singur butoi β  (engleză)  // Nature Communications. — 2019-12. — Vol. 10 , iss. 1 . — P. 1184 . — ISSN 2041-1723 . - doi : 10.1038/s41467-019-08927-2 .
  16. ↑ 1 2 Eugene V Koonin, Valerian V. Dolja, Mart Krupovic, Arvind Varsani, Yuri I Wolf. Creați un cadru megataxonomic, umplând toate rangurile taxonomice principale, pentru virusurile ADN care codifică proteinele capside majore de tip rulou de jeleu vertical . - 2019. - doi : 10.13140/RG.2.2.14886.47684 .
  17. ↑ 1 2 Nicola G. A. Abrescia, Jonathan M. Grimes, Hanna M. Kivelä, Rene Assenberg, Geoff C. Sutton. Perspective asupra evoluției virusului și a biogenezei membranei din structura bacteriofagului PM2  //  celulei moleculare care conține lipide marine. — 2008-09. — Vol. 31 , iss. 5 . — P. 749–761 . - doi : 10.1016/j.molcel.2008.06.026 .
  18. ↑ Elina Laanto, Sari Mäntynen, Luigi De Colibus, Jenni Marjakangas, Ashley Gillum. Virusul găsit într-un lac boreal leagă virușii ssDNA și dsDNA  //  Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2017-08. — Vol. 114 , iss. 31 . — P. 8378–8383 . - ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490 . - doi : 10.1073/pnas.1703834114 .
  19. ↑ 1 2 3 Mart Krupovič, Dennis H. Bamford. Evoluția virusului: cât de departe se extinde descendența virală dublu β-baril?  (Engleză)  // Nature Reviews Microbiology. — 2008-12. — Vol. 6 , iss. 12 . — P. 941–948 . - ISSN 1740-1534 1740-1526, 1740-1534 . - doi : 10.1038/nrmicro2033 .
  20. ↑ Eugene V. Koonin, Valerian V. Dolja, Mart Krupovic, Arvind Varsani, Yuri I. Wolf. Organizația globală și Megataxonomia propusă a lumii virusului  //  Microbiologie și Biologie Moleculară Recenzii. — 20.05.2020. — Vol. 84 , iss. 2 . — P.e00061–19 . — ISSN 1098-5557 1092-2172, 1098-5557 . - doi : 10.1128/MMBR.00061-19 .
  21. ↑ Peter J. Walker, Stuart G. Siddell, Elliot J. Lefkowitz, Arcady R. Mushegian, Evelien M. Adriaenssens. Modificări la taxonomia virusurilor și Statutele ratificate de Comitetul Internațional pentru Taxonomia Virușilor (2020  )  // Arhivele Virologiei. — 2020-11. — Vol. 165 , iss. 11 . — P. 2737–2748 . — ISSN 1432-8798 0304-8608, 1432-8798 . - doi : 10.1007/s00705-020-04752-x .
  22. ↑ „Diversitate vastă a genomurilor virusului procariotic care codifică proteinele majore de capside dublu jelly-roll descoperite prin analiza secvenței genomice și metagenomice”. Jurnal de virologie . 15 (1): 67. aprilie 2018. DOI : 10.1186/s12985-018-0974-y . PMID  29636073 .
  23. ↑ Mohammad W. Bahar, Stephen C. Graham, David I. Stuart, Jonathan M. Grimes. Perspective asupra evoluției unui virus complex din structura cristalină a virusului Vaccinia D13   // Structura . — 2011-07. — Vol. 19 , iss. 7 . — P. 1011–1020 . - doi : 10.1016/j.str.2011.03.023 .
  24. ↑ Mart Krupovic, Dennis H Bamford, Eugene V Koonin. Conservarea proteinelor capsidelor majore și minore în transpozonii Polinton (Maverick) sugerează că acestea sunt viruși de bună credință  //  Biology Direct. - 2014. - Vol. 9 , iss. 1 . — P. 6 . — ISSN 1745-6150 . - doi : 10.1186/1745-6150-9-6 .
  25. ↑ Shuchismita Dutta, Ildikó V. Akey, Colin Dingwall, Kari L. Hartman, Tom Laue. Structura cristalină a nucleoplasminei-nucleu  (engleză)  // Molecular Cell. — 2001-10. — Vol. 8 , iss. 4 . — P. 841–853 . - doi : 10.1016/S1097-2765(01)00354-9 .
  26. ↑ Christian Edlich-Muth, Jean-Baptiste Artero, Phil Callow, Marcin R. Przewloka, Aleksandra A. Watson. Pliul nucleoplasminului pentamer este prezent în Drosophila FKBP39 și într-un număr mare de proteine ​​înrudite cu cromatina  //  Journal of Molecular Biology. — 2015-05. — Vol. 427 , iss. 10 . — P. 1949–1963 . - doi : 10.1016/j.jmb.2015.03.010 .
  27. ↑ Jean-Luc Bodmer, Pascal Schneider, Jürg Tschopp. Arhitectura moleculară a superfamiliei TNF  (engleză)  // Trends in Biochemical Sciences. - 2002-01. — Vol. 27 , iss. 1 . — P. 19–26 . - doi : 10.1016/S0968-0004(01)01995-8 .
  28. ↑ Roberta Donadini, Chu Wai Liew, Ann HY Kwan, Joel P. Mackay, Barry A. Fields. Structurile de cristal și soluție ale unui superantigen din Yersinia pseudotuberculosis dezvăluie un pliu de tip Jelly-Roll   // Structure . — 2004-03. — Vol. 12 , iss. 1 . — P. 145–156 . - doi : 10.1016/j.str.2003.12.002 .
  29. ↑ John D. Fraser, Thomas Prof. Superantigenul bacterian și proteinele asemănătoare superantigenului  //  Imunological Reviews. — 2008-10. — Vol. 225 , iss. 1 . — P. 226–243 . - doi : 10.1111/j.1600-065X.2008.00681.x .
  30. ↑ Sawsan Khuri, Freek T. Bakker, Jim M. Dunwell. Filogeneza, funcția și evoluția Cupinelor, o superfamilie de proteine ​​​​conservată structural, diversă din punct de vedere funcțional  //  Biologie moleculară și evoluție. — 01-04-2001. — Vol. 18 , iss. 4 . — P. 593–605 . — ISSN 0737-4038 1537-1719, 0737-4038 . - doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a003840 .
  31. ↑ Abdullah Ozer, Richard K Bruick. Dioxigenaze non-heme: senzori celulari și regulatori jeleu într-una?  (Engleză)  // Nature Chemical Biology. — 2007-03. — Vol. 3 , iss. 3 . — P. 144–153 . - ISSN 1552-4469 1552-4450, 1552-4469 . - doi : 10.1038/nchambio863 .
  32. ↑ 1 2 WeiShen Aik, Michael A McDonough, Armin Thalhammer, Rasheduzzaman Chowdhury, Christopher J Schofield. Rolul pliului jelly-roll în legarea substratului de către 2-oxoglutarat oxigenaze  //  Current Opinion in Structural Biology. — 2012-12. — Vol. 22 , iss. 6 . — P. 691–700 . - doi : 10.1016/j.sbi.2012.10.001 .
  33. ↑ Zhongzhou Chen, Jianye Zang, Johnathan Whetstine, Xia Hong, Foteini Davrazou. Perspective structurale asupra demetilării histonelor de către membrii familiei JMJD2   // Cell . — 2006-05. — Vol. 125 , iss. 4 . — P. 691–702 . - doi : 10.1016/j.cell.2006.04.024 .
  34. ↑ Robert J. Klose, Yi Zhang. Reglarea metilării histonelor prin demetiliminare și demetilare  //  Nature Reviews Molecular Cell Biology. — 2007-04. — Vol. 8 , iss. 4 . — P. 307–318 . — ISSN 1471-0080 1471-0072, 1471-0080 . - doi : 10.1038/nrm2143 .

Link -uri

 Structura secundară a unei proteine
Spirale
Extensii
Structură super secundară