Loading article…
| 多様な細胞活動に関連するATPase | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 N-エチルマレイミド感受性因子の構造。[1] | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | AAA | ||||||||
| パム | PF00004 | ||||||||
| ファム一族 | CL0023 | ||||||||
| エコド | 2004.1.1 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00572 | ||||||||
| SCOP2 | 1nsf / スコープ / SUPFAM | ||||||||
| 医療機器 | cd00009 | ||||||||
| メンブラノーム | 74 | ||||||||
| |||||||||
AAA（多様な細胞活動に関連するATPase ）タンパク質 （トリプルA ATPase）は、約230個のアミノ酸残基の共通の保存モジュールを共有するタンパク質ファミリーの大きなグループです。これは、エネルギー依存の高分子のリモデリングまたは転座を通じて活性を発揮する、リング型PループNTPaseのAAA+タンパク質スーパーファミリーに属する、機能的に多様な大きなタンパク質ファミリーです。[2] [3]
AAAタンパク質はATP加水分解によって得られる化学エネルギーを構造変化に結び付け、それが高分子基質に及ぼされる機械的力に変換されます。[4]
AAAタンパク質は機能的にも組織的にも多様であり、活性、安定性、メカニズムが異なります。[4] AAAファミリーのメンバーはすべての生物に存在し[5]、多くの細胞機能に不可欠です。DNA複製、タンパク質分解、膜融合、微小管切断、ペルオキシソーム生合成、シグナル伝達、遺伝子発現の調節などのプロセスに関与しています。
構造
AAAタンパク質には、ヌクレオチドに結合して加水分解するN末端α/βドメイン（ロスマンフォールド）とC末端αヘリカルドメインの2つのドメインが含まれています。[5] N末端ドメインは200〜250アミノ酸の長さで、ウォーカーAモチーフとウォーカーBモチーフを含み、[5]他のPループNTPase（AAAファミリーを含むスーパーファミリー）と共通しています。[6]ほとんどのAAAタンパク質には、オリゴマー化、基質結合、および/または制御に使用される追加のドメインがあります。これらのドメインは、AAAモジュールのN末端またはC末端に配置できます。
分類
AAA タンパク質のいくつかのクラスには、N 末端の非 ATPase ドメインがあり、その後に 1 つまたは 2 つの AAA ドメイン (D1 および D2) が続きます。2 つの AAA ドメインを持つタンパク質の中には、両方とも進化的によく保存されているものもあります ( Cdc48/p97など)。他のタンパク質では、D2 ドメイン (Pex1p および Pex6p など) または D1 ドメイン (Sec18p/NSF) のいずれかが進化においてよりよく保存されています。
古典的なAAAファミリーはモチーフに基づいていましたが、構造情報を使用してファミリーが拡張され、現在ではAAAファミリーと呼ばれています。[5]
進化的関係
AAAタンパク質は、コアAAAフォールド内またはその近くに含まれる二次構造要素に基づいて、クランプローダー、イニシエーター、クラシック、スーパーファミリーIIIヘリカーゼ、HCLR、H2インサート、およびPS-IIインサートの7つの基本クレードに分類されます。[4]
四次構造
AAA ATPaseはオリゴマーアセンブリ（多くの場合ホモヘキサマー）に組み立てられ、中央に孔を持つリング状の構造を形成します。これらのタンパク質は、ATPの結合と加水分解をコンフォメーション状態の変化と結び付ける分子モーターを生成し、アセンブリを通じて伝播して標的基質に作用し、基質を転座または再構築します。[7]
中央の孔は基質処理に関与している可能性があります。六量体構成では、ATP 結合部位はサブユニット間の界面に配置されます。ATP 結合と加水分解により、AAA 酵素はAAA ドメインと N ドメインで 構造変化を起こします。これらの動きは基質タンパク質に伝達されます。
分子メカニズム
AAA ATPaseによるATP加水分解は、活性化水分子によるATPガンマリン酸への求核攻撃を伴うと考えられており、その結果、N末端とC末端のAAAサブドメインが互いに相対的に移動する。この動きにより、同じオリゴマー構造内の他のATPaseドメインによって増幅された機械的な力が発揮される。タンパク質内の追加ドメインにより、異なる目標に向けて力を制御または方向付けることができる。[6]
原核生物のAAA
AAA タンパク質は真核生物に限定されません。原核生物には、シャペロンとタンパク質分解活性を組み合わせた AAA があり、その一例として、大腸菌でタンパク質の分解と認識を仲介する ClpAPS 複合体が挙げられます。AAA によるタンパク質の基本的な認識は、基質タンパク質の折り畳まれていないタンパク質ドメインを介して行われると考えられています。AAA タンパク質の HSP100 ファミリーの細菌性 ClpX/ClpY ホモログである HslU では、ヌクレオチドが結合して加水分解されると、N 末端サブドメインと C 末端サブドメインが互いに近づきます。末端ドメインは、ヌクレオチドのない状態では最も離れており、ADP が結合した状態では最も近くなります。これにより、中央の空洞の開口部が影響を受けます。
機能
AAAタンパク質は、タンパク質分解、膜融合、DNA複製、微小管ダイナミクス、細胞内輸送、転写活性化、タンパク質リフォールディング、タンパク質複合体およびタンパク質凝集体の分解に関与している。[5] [8]
分子運動
ダイニンはモータータンパク質の3つの主要なクラスの1つであり、ATPase活性を微小管に沿った分子運動に結合させるAAAタンパク質です。[9]
AAA 型 ATPase Cdc48p/p97 は、おそらく最もよく研究されている AAA タンパク質です。誤って折り畳まれた分泌タンパク質は小胞体 (ER) から輸出され、ER 関連分解経路 ( ERAD ) によって分解されます。機能しない膜タンパク質と内腔タンパク質は ER から抽出され、細胞質でプロテアソームによって分解されます。基質の逆転座と抽出は、膜の細胞質側にある Cdc48p(Ufd1p/Npl4p) 複合体によって促進されます。細胞質側では、基質は ER ベースの E2 および E3 酵素によってユビキチン化され、その後 26S プロテアソームによって分解されます。
多小胞体への標的化
多小胞体は、ユビキチン化された膜タンパク質を小胞に組み込むことで選別するエンドソーム区画です。このプロセスには、3 つの多タンパク質複合体 ESCRT I から III ( ESCRT は「輸送に必要なエンドソーム選別複合体」の略) の連続的な作用が関与します。Vps4p は、この MVB 選別経路に関与する AAA 型 ATPase です。これはもともと「クラス E」vps (液胞タンパク質選別) 変異体として特定され、その後 ESCRT 複合体の解離を触媒することが示されました。Vps4p は、Vps46p を介してエンドソーム膜に固定されています。Vps4p の組み立ては、保存された Vta1p タンパク質によって補助され、オリゴマー化状態と ATPase 活性を制御します。
その他の機能
AAA プロテアーゼは、ATP 加水分解からのエネルギーを使用して、タンパク質をプロテアソーム内に移動させ、分解します。
このドメインを含むヒトタンパク質
AAA ATPase ファミリー (HGNC)
AFG3L2 ; ATAD1; ATAD2; ATAD2B; ATAD3A; ATAD3B; ATAD3C; ATAD5; BCS1L ; CHTF18 ; CLBP; CLPP ; CLPX;図;図1;図2; IQCA1; カトナ1 ;カトナール1;カトナール2; LONP1 ; LONP2; MDN1 ; NSF ; NVL ; ORC1 ; ORC4 ; PEX1 ; PEX6 ; PSMC1 ; PSMC2 (Nbla10058); PSMC3 ; PSMC4 ; PSMC5 ; PSMC6 ; RFC1 ; RFC2 ; RFC3 ; RFC4 ; RFC5 ; RUVBL1 ; RUVBL2 ; スパスト; SPAT5 (SPAF); SPATA5L1; SPG7 ; TRIP13 ; VCP ; VPS4A ; VPS4B ; WRNIP1 ; YME1L1 (FTSH); [10]
トルシン
TOR1A ; TOR1B; TOR2A ; TOR3A ; TOR4A; [11]
他の
AK6（CINAP）; [12] CDC6 ;
偽遺伝子
AFG3L1P; [13]
さらに読む
- Snider J、Houry WA (2008 年 2 月)。「AAA タンパク質: 機能の多様性、構造の類似性」。Biochem . Soc. Trans . 36 ( Pt 1): 72–7。doi : 10.1042/BST0360072。PMID 18208389。S2CID 13407283。
- White SR、Lauring B (2007 年 12 月)。「AAA ATPase: 保存された機構で機能の多様性を実現する」。Traffic . 8 ( 12): 1657–67. doi : 10.1111/j.1600-0854.2007.00642.x . PMID 17897320. S2CID 29221806。
参考文献
- ^ Yu RC、Hanson PI、Jahn R、Brünger AT（1998年9月）。「ATPと複合体を形成した N-エチルマレイミド感受性因子のATP依存性オリゴマー化ドメインの構造」Nat. Struct. Biol . 5 （ 9）：803–11。doi ：10.1038/1843。PMID 9731775。S2CID 13261575。
- ^ Koonin EV、Aravind L、Leipe DD、Iyer LM (2004)。「AAA ATPase の進化史と高次分類」。J . Struct. Biol . 146 (1–2): 11–31. doi :10.1016/j.jsb.2003.10.010. PMID 15037234。
- ^ Lupas AN、Frickey T (2004)。「AAAタンパク質の系統学的解析」。J . Struct. Biol . 146 (1–2): 2–10. doi :10.1016/j.jsb.2003.11.020. PMID 15037233。
- ^ abc Erzberger JP、Berger JM (2006)。「AAAタンパク質の進化的関係と構造メカニズム」。Annu . Rev. Biophys. Biomol. Struct . 35 : 93–114. doi :10.1146/annurev.biophys.35.040405.101933. PMID 16689629。
- ^ abcde Hanson PI、Whiteheart SW (2005 年 7 月)。「AAA タンパク質: エンジンがあれば機能する」。Nat . Rev. Mol. Cell Biol . 6 (7): 519–29. doi :10.1038/nrm1684. PMID 16072036. S2CID 27830342.
- ^ ab Snider J、Thibault G、Houry WA (2008)。「機能的に多様なタンパク質のAAAスーパーファミリー」。Genome Biol . 9 (4): 216. doi : 10.1186/gb-2008-9-4-216 . PMC 2643927 . PMID 18466635。
- ^ Smith DM、Benaroudj N、Goldberg A (2006)。「プロテアソームとそれに関連するATPase：破壊的な組み合わせ」。J . Struct. Biol . 156 (1): 72–83. doi :10.1016/j.jsb.2006.04.012. PMID 16919475。
- ^ Tucker PA、Sallai L (2007 年 12 月)。「AAA スーパーファミリー - 無数の運動」。Curr . Opin. Struct. Biol . 17 (6): 641–52. doi :10.1016/j.sbi.2007.09.012. PMID 18023171。
- ^ Carter AP、Vale RD (2010年2月)。「ダイニンのAAAリングと微小管結合ドメイン間のコミュニケーション」。Biochem Cell Biol . 88 (1): 15–21. doi :10.1139/o09-127. PMC 2894566. PMID 20130675 .
- ^ "遺伝子グループ: AAA ATPase (ATAD)". HUGO 遺伝子命名委員会。
- ^ 「遺伝子グループ：トルシン（TOR）」。HUGO遺伝子命名委員会。
- ^ 「AK6のシンボルレポート」HUGO遺伝子命名委員会。
- ^ 「AFG3L1Pのシンボルレポート」HUGO遺伝子命名委員会。