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| ヒスチジンリン酸転移ドメイン | |||||||||
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| シンボル | ヒット | ||||||||
| パム | PF01627 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| 頭いい | ＨＰＴ | ||||||||
| プロサイト | PS50894 | ||||||||
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| ヒスチジンホスホトランスフェラーゼ | |||||||||
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 Caulobacter crescentusヒスチジンホスホトランスフェラーゼタンパク質 ChpTの二量体結晶構造。黄色で示された 4 つのヘリックスは保存された 4 ヘリックス束を構成し、ヒスチジンリン酸化部位は緑色で強調表示されています。赤色と黄褐色で示されたドメインは、ヒスチジンキナーゼの ATP 結合ドメインに似ているが、ATP を結合または加水分解しない疑似 CA ドメインです。PDB より: 4FMT 。[2] | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | HPトランスフェース | ||||||||
| パム | PF10090 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
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ヒスチジンリン酸基転移ドメインおよびヒスチジンリン酸基転移酵素(どちらもHPtと略されることが多い) は、2 成分調節システムの「リン酸リレー」形式に関与するタンパク質ドメインです。これらのタンパク質はリン酸化可能なヒスチジン残基を持ち、中間「レシーバー」ドメイン(通常はハイブリッドヒスチジン キナーゼの一部) のアスパラギン酸残基から最終応答調節因子のアスパラギン酸にリン酸基を転移する役割を担っています。
関数
オーソドックスな 2 成分シグナル伝達では、ヒスチジンキナーゼタンパク質が細胞外シグナルに反応してヒスチジン残基を自己リン酸化した後、リン酸基が応答調節因子の受容体ドメインのアスパラギン酸残基に転移します。リン酸リレーでは、「ハイブリッド」ヒスチジンキナーゼにアスパラギン酸を含む内部受容体ドメインが含まれ、この受容体ドメインにリン酸基が転移します。その後、リン酸化可能なヒスチジンを含む HPt タンパク質がリン酸基を受け取り、最終的に応答調節因子に転移します。リレーシステムはこのように His-Asp-His-Asp の順序で進行し、2 番目の His は Hpt によって提供されます。[3] [4] [5]場合によっては、リン酸リレーシステムはハイブリッドヒスチジンキナーゼと内部受容体ドメインではなく 4 つの別々のタンパク質から構築され、他の例では受容体ドメインと HPt ドメインの両方がヒスチジンキナーゼポリペプチド鎖に存在します。[6] : 198 2成分系ドメイン構造の調査により、細菌中のHPtドメインは、個々のタンパク質としてよりも、より大きなタンパク質のドメインとしてより一般的であることが判明しました。[4]
規制
リン酸リレーシステムはオーソドックスな2成分シグナル伝達に比べて複雑性が増しているため、制御の機会が増え、応答の特異性が向上します。[6] : 192 [7]オーソドックスな2成分システム間のクロストークはほとんどありませんが、リン酸リレーはより複雑なシグナル伝達経路を可能にします。例としては、細胞周期の制御に関与するCaulobacter crescentus ChpT HPtの場合のように、複数の下流出力を持つ分岐経路があります。[2]また、 Bacillus subtilisの胞子形成経路のように、複数のヒスチジンキナーゼが単一の応答調節因子を制御する経路があり、複雑な時間的変動を引き起こす可能性があります。[8]いくつかの既知のケースでは、ArcBを標的とするEscherichia coliタンパク質SixAなど、HPtに作用するホスホヒスチジンホスファターゼ酵素に追加の形式の制御があります。[6] : 206
構造
ヒスチジンリン酸基転移機能は、少なくとも 2 つの異なる構造を持つタンパク質によって実行され、どちらも4 本のらせん束で構成されていますが、束の組み立て方が異なります。大腸菌タンパク質 ArcB の Hpt ドメインやサッカロミセス セレビシエタンパク質 Ypd1 など、構造的に特徴付けられた HPt タンパク質のほとんどは、モノマーとして束を形成します。[5] [2]枯草菌胞子 形成因子 Spo0B やCaulobacter crescentusタンパク質 ChpTなどのあまり一般的ではないタイプでは 、束はタンパク質二量体として組み立てられ、ヒスチジンキナーゼの構造に似ています。[7] [2]単量体 HPt ドメインはリン酸化可能なヒスチジン残基を 1 つだけ持ち、1 つの応答調節因子と相互作用しますが、二量体には 2 つのリン酸化部位があり、同時に 2 つの応答調節因子と相互作用できます。単量体HPtドメインはそれ自体に酵素活性を持たず、純粋にリン酸シャトルとして機能するが[10] [4]、二量体Spo0Bは触媒的であり、受容体応答調節因子へのリン酸転移速度はヒスチジンリン酸と比較して劇的に加速される。[11] ATPaseドメインといくらか類似した第2のドメインを有しているにもかかわらず、二量体HPtタンパク質はATPを結合または加水分解することは示されておらず、他のATPaseに存在する重要な残基を欠いている。[2]
単量体と二量体の形態は検出可能な配列類似性を持たず、進化的に関連していない可能性が高い。むしろ、収斂進化の例である。[2]二量体HPtsはおそらく退化したヒスチジンキナーゼに由来するが、構造に対する進化的制約がほとんどないため、単量体HPtsにはいくつかの異なる起源がある可能性がある。[3]
分布
細菌では2成分シグナル伝達が極めて一般的であり、既知のヒスチジンキナーゼの約25％がハイブリッド型である。2成分システムは古細菌や真核生物では非常にまれであり、下等真核生物や植物には存在するが、後生動物には存在しない。既知の例のうち、ほとんど、あるいはすべての真核生物の2成分システムはハイブリッドキナーゼホスホリレーである。[3]
細菌ゲノムのバイオインフォマティクス調査により、異なる細菌門で特定された（単量体の）HPtドメインの数に大きなばらつきがあり、一部のゲノムはHPtをまったくコードしていないことが判明しました。ゲノム内に存在するヒスチジンキナーゼと応答調節因子の数と比較すると、真核生物は細菌よりも識別可能なHPtドメインが多くあります。[12]真菌では、HPtタンパク質のゲノムインベントリはさまざまで、糸状菌は一般に酵母よりも多くのHPtタンパク質を有しています。よく特徴付けられたサッカロミセス・セレビシエゲノムにコードされているのは1つだけです。植物は通常、複数のHPtを持ちますが、応答調節因子よりもHPtの数は少なくなります。[4] [10]
参考文献
- ^ Song HK、Lee JY、Lee MG、Moon J、Min K、Yang JK、Suh SW (1999 年 11 月)。「Saccharomyces cerevisiae 由来の Ypd1p の結晶構造によって明らかになった真核生物の多段階リン酸リレーシグナル伝達に関する洞察」。Journal of Molecular Biology。293 ( 4): 753–61。doi : 10.1006 / jmbi.1999.3215。PMID 10543964 。
- ^ abcdef Blair JA、Xu Q、Childers WS、Mathews II、Kern JW、Eckart M、Deacon AM、Shapiro L（2013年9月）。「細菌細胞周期に必須のリン酸基転移タンパク質の分岐シグナル配線」。構造 。21 （9 ）：1590–601。doi ：10.1016/j.str.2013.06.024。PMC 3787845。PMID 23932593。
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