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| PAプロテアーゼ群 | |
|---|---|
 | |
| 識別子 | |
| シンボル | 該当なし |
| ファム一族 | CL0124 |
| エコド | 1.1.5 |
| インタープロ | 著作権 |
| SCOP2 | 50494 / スコープ / SUPFAM |
| メンブラノーム | 319 |
PAクラン(混合求核性プロテアーゼ、スーパーファミリーA )は、構造相同性によって共通祖先が同定されたプロテアーゼの最大のグループです。メンバーはキモトリプシン様フォールドと同様のタンパク質分解機構を持ちますが、同一性は 10% 未満です。このクランには、システインプロテアーゼとセリンプロテアーゼ(異なる求核性)の両方が含まれます。 [1] [2] PA クランプロテアーゼは、植物、[3]動物、 [ 3 ] 真菌、[3]真正細菌、[4]古細菌[5] [6]およびウイルスに見られます。[2]
PA族を含む複数のプロテアーゼ族が加水分解に触媒三元基を共通して使用していることは、収斂進化の一例である。[7] PA族内の触媒三元基の違いも、酵素の活性部位の分岐進化の一例である。[2]
歴史
1960年代、いくつかのプロテアーゼの配列類似性から、それらが進化的に関連していることが示されました。[8]これらはキモトリプシン様セリンプロテアーゼ[9] （現在S1ファミリーと呼ばれています）に分類されました。1970年代と80年代にこれらのプロテアーゼと他のプロテアーゼの構造がX線結晶構造解析によって解明されると、タバコエッチウイルスプロテアーゼなどのいくつかのウイルスプロテアーゼは、識別可能な配列類似性がなく、さらには求核剤が異なるにもかかわらず、構造相同性を示すことが確認されました。 [2] [10] [11]構造相同性に基づいてスーパーファミリーが定義され、後にPAクラン（MEROPS分類システムによる）と名付けられました。構造が解明されるにつれて、より多くのプロテアーゼファミリーがPAクランスーパーファミリーに追加されました。[12] [13]
語源
Pは混合求核剤のプロテアーゼを指します。Aは、それが最初に同定されたそのようなクランであることを示します（PB、PC、PD、PEクランも存在します）。[1]
構造
ウイルス、原核生物、真核生物から分離されたPAクランのメンバーは、わずか10％の配列同一性しか保持していないにもかかわらず、構造相同性を示し、構造類似性によって整列させることができる（例：DALI）。[3]
ダブルβバレル
PA 族プロテアーゼはすべて、酸-ヒスチジン-求核剤触媒トライアドモチーフによって共有触媒作用が行われる 2 つのβ バレルのコアモチーフを共有しています。バレルは互いに垂直に配置され、疎水性残基がそれらを酵素のコア足場として一緒に保持しています。トライアド残基は 2 つのバレルに分割されており、その界面で触媒作用が行われます。[14]
ウイルスプロテアーゼループ
二重βバレルコアに加えて、一部のウイルスプロテアーゼ（TEVプロテアーゼなど）は、長くて柔軟なC末端ループを持ち、これが基質を完全に覆う蓋を形成し、結合トンネルを形成します。このトンネルには、基質ペプチドの各側鎖（P6からP1'）が相補部位（S6からS1'）に結合し、酵素と基質間の大きな接触面積によって特異性が付与されるような一連の緊密な結合ポケットが含まれており、[11]逆に、トリプシンなどこのループを持たない細胞プロテアーゼは、より広い特異性を持っています。
進化と機能
触媒活性
構造的相同性は、 PA クランのメンバーが同じフォールドの共通祖先から派生したことを示している。PA クランのプロテアーゼは 2 段階の求核触媒を行う触媒トライアドを使用するが[7]、いくつかのファミリーは求核剤としてセリンを使用するのに対し、他のファミリーはシステインを使用する。[2]したがって、このスーパーファミリーは、進化の歴史の中で、酵素のコア触媒残基が異なるファミリー間で入れ替わっているため、分岐した酵素進化の極端な例である。 [15]構造的類似性に加えて、指向性進化により、システインプロテアーゼを活性セリンプロテアーゼに変換できることが示されている。[16]すべての細胞性 PA クランプロテアーゼはセリンプロテアーゼであるが、ウイルスプロテアーゼにはセリンプロテアーゼファミリーとシステインプロテアーゼファミリーの両方が存在している。 [7]大部分はエンドペプチダーゼであるが、例外はエキソペプチダーゼの S46 ファミリーである。[17] [18]
生物学的役割と基質特異性
PA クランプロテアーゼは、その中核となる触媒機構の多様性に加え、機能面でも大きく異なる進化を遂げています。PA クランのメンバーは、真核生物、原核生物、ウイルスに存在し、幅広い機能を網羅しています。哺乳類では、血液凝固に関与するもの (トロンビンなど) や、基質特異性が広い消化に関与するもの(トリプシンなど)があり、基質特異性も高いです。マムシのヘビ毒など、いくつかのヘビ毒も PA クランプロテアーゼであり、被害者の血液凝固カスケードを阻害します。さらに、黄色 ブドウ球菌などの細菌は、宿主の組織を消化して損傷する剥離毒素を分泌します。多くのウイルスは、ゲノムを単一の巨大なポリタンパク質として発現し、PA クランプロテアーゼを使用してこれを機能単位に切断します (ポリオ、ノロウイルス、TEV プロテアーゼなど)。[19] [20]
このスーパーファミリーには、触媒三元残基が変異して結合タンパク質として機能する擬似酵素もいくつか存在する。 [21]例えば、ヘパリン結合タンパク質アズロシジンは、求核剤の代わりにグリシン、ヒスチジンの代わりにセリンを有する。[22]
家族
PA クラン (P = 混合求核剤のプロテアーゼ) 内では、ファミリーは触媒求核剤 (C =システイン プロテアーゼ、S =セリン プロテアーゼ) によって指定されます。PA クラン全体に配列相同性がないにもかかわらず、その中の個々のファミリーは配列類似性によって識別できます。
参照
参考文献
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外部リンク
- MEROPS 2017-05-10にWayback Machineでアーカイブ- 包括的なプロテアーゼデータベース
- スーパーファミリー 2016-06-24 にWayback Machineでアーカイブ- タンパク質フォールドのデータベース