ウォーカーモチーフ

Pループ含有ヌクレオシド三リン酸加水分解酵素
Pループ含有ヌクレオシド三リン酸加水分解酵素
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ウォーカーAモチーフとウォーカーB モチーフは、高度に保存された3次元構造を持つことが知られているタンパク質配列モチーフです。これらは、1982年にウォーカーと同僚によってATP結合タンパク質で初めて報告されました。^[1]

2つのモチーフのうち、Aモチーフはリン酸の結合を担う主要な「Pループ」であり、Bモチーフは下流のあまり保存されていない領域です。PループはATPおよびGTP結合タンパク質に存在することで最もよく知られていますが、リン酸化基質を持つさまざまなタンパク質にも見られます。主な系統には以下が含まれます。^[2]^[3]^[4]^[5]

RecAおよびローターATP 合成酵素/ ATPase (α および β サブユニット)。
核酸依存性 ATPase:ヘリカーゼ、Swi2、PhoH ( InterPro : IPR003714 )
AAAタンパク質
MJ、PH、AP、NACHT ATPaseを含むSTAND NTPase
ABC - PilT ATPase
ヌクレオチドキナーゼ( InterPro : IPR000850 )
G ドメインタンパク質: G タンパク質(トランスデューシン)、ミオシン。

ウォーカーAモチーフ

H-Ras 変異体 A59G 変異体が GppNHp (緑色の図) および GDP (シアン色の図) と複合した配置。P ループ主鎖は赤で示され、Mg ²⁺イオンは緑色の球で、アミノ酸 K16 および S17 の側鎖は棒で示されています。

ウォーカーAモチーフは、ウォーカーループ、Pループ、またはリン酸結合ループとも呼ばれ、リン酸結合に関連するタンパク質のモチーフです。このモチーフはGx(4)-GK-[TS]というパターンを持ち、G、K、T、Sはそれぞれグリシン、リジン、スレオニン、セリン残基を示し、xは任意のアミノ酸を示します。これは多くの ATPまたはGTP利用タンパク質に存在し、結合するのはヌクレオチドのβリン酸です。ウォーカーAモチーフのリジン（K）残基は、主鎖のNH原子とともに、ヌクレオチド結合に不可欠です。^[6]これは、βストランドに続くグリシンに富んだループで、 αヘリックスが続きます。これらの特徴は、通常、両側で2つのヘリックスに挟まれた4つのストランドを持つα/βドメインの一部です。ヌクレオチドのリン酸基はマグネシウム、カルシウム、マンガン（II）イオンなどの二価カチオンにも配位している。^[7]

保存されたリジンとは別に、リン酸結合に使用されるPループの特徴は、上記のように4つの残基xxGKを含む複合LRLRネスト^[8]であり、その主鎖原子はリン酸サイズの凹部を形成し、NH基は内側を向いています。合成ヘキサペプチドSGAGKTは、無機リン酸に強く結合することが示されている^{[9] 。このような短いペプチドは}アルファヘリックスを形成しないため、これは、ヘリックスのN末端にあるのではなく、ネストが主なリン酸結合特徴であることを示唆しています。

ヌクレオチドの加水分解により、ループはタンパク質の構造を大きく変化させず、残りのリン酸基に結合したままになります。ウォーカーモチーフA結合は、酵素結合の誘導適合モデルに沿って、結合したヌクレオチドの構造変化を引き起こすことが示されている。^[^{引用が必要}^]

類似の折り目

リン酸化チロシン残基からの無機リン酸の加水分解を触媒する（チロシンキナーゼ反応の逆） PTP（タンパク質チロシンホスファターゼ）には、保存されたリジンの代わりにアルギニンを含むPループ様構造に折り畳まれるモチーフが含まれています。このモチーフの保存配列はCx（5）-R-[ST]であり、CとRはそれぞれシステイン残基とアルギニン残基を示します。^[10]

システイン合成酵素などの酵素を利用するピリドキサールリン酸（PLP）もPループに似ていると言われています。^[要出典]

Aループ

Aループ（ATPのアデニン環と相互作用する芳香族残基）は、ATP結合に必須の保存された芳香族アミノ酸を指し、Pループタンパク質のサブセットのウォーカーAモチーフの上流約25アミノ酸に見られます。^[11]

ウォーカーBモチーフ

ウォーカーBモチーフは、ほとんどのPループタンパク質のモチーフであり、Aモチーフのかなり下流に位置しています。このモチーフのコンセンサス配列は[RK]-x(3)-Gx(3)-LhhhDであると報告されています。ここで、R、K、G、L、およびDは、それぞれアルギニン、リジン、グリシン、ロイシン、およびアスパラギン酸残基を示し、xは20種類の標準アミノ酸のいずれかを示し、hは疎水性アミノ酸を示します。^[1]このモチーフはhhhhDEに変更されました。ここで、Eはグルタミン酸残基を示します。^[6]アスパラギン酸とグルタミン酸は、ヘリカーゼに見られるDEAD/DEAHモチーフの一部も形成します。アスパラギン酸残基はマグネシウムイオンを調整し、グルタミン酸はATP加水分解に不可欠です。^[6] このモチーフの配列にはかなりの変動性があり、唯一不変の特徴は、かさばった疎水性アミノ酸の連続に続く負に帯電した残基である。^[12]

進化のつながり

ウォーカーAリン酸結合モチーフは、αβαサンドイッチフォールドにおける最初のβストランドとαヘリックスの間の結合ループの位置と、機能的に重要なアスパラギン酸が2番目のβストランドの先端に配置されているという共通原理のため、ロスマンフォールドリン酸結合モチーフと進化的に関連している可能性があるという仮説があります。^[13]

参照

参考文献

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外部リンク

Walker A モチーフの Prosite エントリ、PS00017
DEAD ボックスモチーフ PS51195 のプロサイトエントリー

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