Upredena zavojnica, namotana zavojnica ili superheliks (superspirala, namotana savijena zavojnica) je strukturni motiv proteina u kojem su 2–7A [1] alfa-heliksi zajedno namotan poput niti užeta. Najčešći tipovi su proteinski dimeri i trimeri Mnogi upredenii proteini tipa zavojnice uključeni su u važne biološke funkcije, poput regulacije ekspresije gena, npr. faktori transkripcije. Značajni primjeri su onkoproteini c-Fos i c-jun, kao i mišićni protein tropomiozin.
Mogućnost spiralnih zavojnica za α-keratin u početku je bila donekle kontroverzna. Linus Pauling i Francis Crick neovisno su zaključili da je to bilo moguće otprilike u isto vrijeme. U ljeto 1952. Pauling je posjetio laboratoriju u Engleskoj u kojoj je Crick radio. Upoznali su se i razgovarali o raznim temama; u jednom je trenutku Crick pitao da li Pauling razmatrao "upredene zavojnice" (Crick je smislio taj izraz), na što je Pauling rekao da jest. Po povratku u Sjedinjene Države, Pauling je nastavio istraživanje na tu temu. Zaključio je da postoje spiralne zavojnice i u oktobru je predao poduži rukopis časopisu "Nature". Paulingov sin Peter Pauling radio je u istoj laboratoriji kao i Crick i spomenuo mu izvještaj. Crick je vjerovao da mu je Pauling ukrao ideju i predao je kraću bilješku časopisu "Nature" nekoliko dana nakon što je Paulingov rukopis stigao. Na kraju, nakon nekih kontroverzi i čestih prepiski, Crickov laboratorij izjavio je da su oba istraživača samostalno došla do ideje i da se nije dogodila intelektualna krađa.[2] U svojoj bilješci (koja je, zbog kratkoće prva objavljena), Crick je predložio upredenu zavojnicu i matematičke metode za određivanje njene strukture.[3] Izuzetno, je to bilo ubrzo nakon što su strukturu alfa-heliksa 1951. godine predložili Linus Pauling i saradnici.[4] Ove studije objavljene su u nedostatku znanja o keratinskoj sekvenci. Prve sekvence keratina odredili su Hanukoglu i Fuchs, 1982.[5][6]
Na osnovu analiza predikcijskih sekvenci i sekundarne strukture, identificirani su domeni upredenih zavojnica keratina. Ovi modeli su potvrđeni strukturnim analizama domena upredenih jkeratindkih zavojnica.[7]
Upredene zavojnice obično sadrže obrazac ponavljanja, hxxhcxc, hidrofobnih ( h) i nabijenih (c) ostataka, aminokiselina koji se nazivaju heptadno ponavljanje.[8]
Položaji u heptadnom ponavljanju obično su označeni kao abcdefg, gdje su a i d hidrofobni položaji, koje često zauzimaju izoleucin, leucin ili valin. Preklapanje sekvence s ovim ponavljajućim uzorkom u alfa-heliksu sekundarne strukture dovodi da se hidrofobni ostaci ispoljvaju kao „pruga“ koja se lagano zavija oko zavojnice, formiranjem amfipatske strukture. Najpovoljniji način da se dvije takve spirale poslože u citoplazmatskom okruženju ispunjenom vodom je namotavanje hidrofobnih niti jedna protiv druge upredene između hidrofilnih aminokiselina. Dakle, umotavanje hidrofobnih površina pruža termodinamičku pokretačku silu za oligomerizaciju. Pakovanje u interfejsu sa upredenom zavojnicom izuzetno je nepropusno, sa gotovo potpunim van der Waalsovim kontaktom između bočnih lanaca a i d ostataka. Ovo čvrsto pakiranje prvobitno je predvidio Francis Crick, 1952. i naziva se dugme pakovanja rupe.
α-heliks može biti paralelan ili antiparalellan i obično ima ljevoruki superheloks (slika). Iako su favorizirani, u prirodi i u dizajniranim proteinima uočeno je i nekoliko upredenih desnorukih zavojnica.[9]
Infekvcija HIV-om
Ulazak virusa u CD4-pozitivne ćelije započinje kada se tri podjedinice glikoproteina 120 (gp120) vežu za CD4 receptor i koreceptor. Glikoprotein gp120 usko je povezan sa trimerom gp41, putem van der Waalsovih interakcija. Nakon vezanja gp120 za CD4 receptor i koreceptor, niz konformacijskih promjena u strukturi dovodi do disocijacije gp120 i do izloženosti gp41 , a istovremeno i do sidrenja gp41 N-krajeve fuzije sekvence peptida u ćeliji domaćina. Opružni mehanizam odgovoran je za približavanje virusnih i ćelijskih membrana dovoljno blizu da se mogu stopiti. [[Porijeklo opružnog mehanizma leži u izloženom gp41, koji sadrži dva uzastopna heptadna ponavljanja (HR1 i HR2) nakon fuzijskog peptida na N-kraju proteina. HR1 formira paralelnu, trimernu upredenu zavojnicu na koju se zavija HR2 regija, formirajući strukturu trimerne ukosnice (ili snop od šest zavojnica), olakšavajući tako fuziju membrane približavanjem membrana. Tada virus ulazi u ćeliju i započinje njegova replikacija. Nedavno su razvijeni inhibitori izvedeni iz HR2, kao što je fuzeon (DP178, T-20), koji se vežu za regiju HR1 na gp41. Međutim, peptidi izvedeni iz HR1 imaju malu učinkovitost inhibicije virusa, zbog sklonosti da se u rastvoru agregiraju. Himere ovih peptida izvedenih iz HR1 sa GCN4, razvijene su leucinskim zatvaračem i pokazale su se aktivnijima od fuzeona, ali još nisu ušle u kliničku praksu.
Oligomerizacijske oznake
Zbog svoje specifične interakcije, zavojnice se mogu koristiti kao "oznake" za stabilizaciju ili provođenje određenog stanja oligomerizacije.[10] Primijećena je interakcija upredene zavojnice koje pokreću oligomerizaciju podjedinica BBS2 i BBS7 u BBSomima.[11][12]
Opći problem odlučivanja o presavijanju strukturie proteina kada mu se daje aminokiselinska sekvenca (takozvano problem savijanja proteina) nije riješena. Međutim, upredena zavojnica jedan je od relativno malog broja preklopnih motiva za koje se odnosi između niza i konačne presavijene strukture relativno dobro razumiju.[13][14] Harbury et al. izveli su orijentacijsku studiju, koristeći arhetipsku upredenu zavojnicu, GCN4, u kojoj su utvrđena pravila koja reguliraju način na koji sekvenca peptida utiče na oligomerno stanje (to jest, uspostavljeni broj alfa-heliksa u završnom sklopu).[15][16] Upredena zavojnica GCN4 je 31-aminokiselinska (što znači sa nešto više od četiri heptade) paralelne, dimerne (tj. koja se sastoji od dva alfa-heliksa) zavojnice i ima ponovljeni izoleucina (ili I i svojstva ednostrukog koda) i leucina (L) na a i d položaju, odnosno tvori zavojnicu sa upredenom zavojnicom. Kada su aminokiseline u položajima a i d promijenjene iz I u a i L u d u i u a i I u d, formira se trimerna zavojnica (tri alfa-heliksa). Nadalje, prebacivanje položaja L u a i u d rezultiralo je stvaranjem tetramerne zavojnice (četiri alfa-heliksa). Oni predstavljaju skup pravila za određivanje oligomernih stanja upredenih zavojnica i omogućavaju naučnicima da efikasno "uključe" ponašanje oligomerizacije. Sljedeći aspekt sklopa zavojnice koji je relativno dobro razumljivo, barem u slučaju dimernih zavojnica, postavljanje polarnog ostatka (posebno N -asparagina) na suprotne položaje a prisiljavajući paralelni sklop upredene zavojnice. Ovaj efekt je posljedica samo-komplementarne vodikove veze između ovih ostataka, koji ne bi bio zadovoljene ako bi se N upario sa, na primjer, L na suprotnoj zavojnici.[17]
Peacock, Pikramenou i njihovi saradnici nedavno su demonstrirali da se upredene zavojsnice mogu samostalno sastaviti, koristeći ione lantanida (III) kao predložak, stvarajući tako nove agense za snimanje.[18]
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
