Структура и функционирование белков. Применение методов биоинформатики - Джон Ригден 2014

Предсказание структуры мембранных белков
Особенности кристаллизации мембранных белков

Выделять ТМ белки, поверхность которых содержит как гидрофобные, так и гидрофильные участки, гораздо сложнее, чем белки, растворимые в воде. В процессе выделения естественное мембранное окружение белка разрушается и замещается молекулами детергента, при этом важно не допустить денатурации белка. Несмотря на значительные усилия в этой области, кристаллографические структуры с высоким разрешением сегодня получены для сравнительно небольшого количества ТМ белков. В то время как принято считать, что ТМ белки составляют около 30% протеома, они очень скудно представлены в структурных базах данных, таких как PDB (Bernstein et al. 2004), составляя лишь около 1% от общего числа представленных там структур (White 2004). В таблицах 4.1 и 4.2 приведены трансмембранные а-спирали и ß-бочонки, для которых на сегодняшний день получены кристаллографические структуры (Lomize et al. 2006b). С развитием и увеличением доступности высокотехнологичных методов исследования, таких как синхротронная рентгеновская микроскопия, появилась возможность изучать структуру белков методом рентгеноструктурного анализа, используя в качестве материала исследования мельчайшие белковые кристаллы. В сочетании с новейшими методами кристаллизации, такими как использование антител для улучшения растворимости белков, а также использование липидных фаз в качестве среды кристаллизации, эти исследования в ближайшие несколько лет, вероятнее всего, приведут к заметному прогрессу в области изучения структур ТМ белков.

Таблица 4.1. Надсемейства а-спиральных трансмембранных белков из базы данных ОРМ (Lomize et al. 2006b)

Функция

Надсемейство

Светозависимые транспортеры

Родопсиноподобные белки

Окислительно-восстановительные транспортеры

Фотосинтетические реакционные центры и фотосистемы

Потенциал-зависимые транспортеры

Светособирающие комплексы

Фосфатзависимые транс- тпортеры

Белки, подобные трансмембранному цитохрому b

Портеры (унипортеры, сим- портеры, антипортеры)

Цитохром с оксидазы

Каналы, включая ионные

Многогемовые цитохромы

Ферменты

Протон- или натрий-проводящие АТФазы F/V/A- типа

Белки с альфа-спиральными трансмембранными якорями

АТФазы Р-типа


Кассетные транспортеры, подобные транспортеру витамина В12

Одно спиральные АТФазные регуляторы

Кассетные транспортеры, подобные липидным флиппазам

Кассетный транспортер захвата молибдата

Общий секреторный путь (Sec)

Митохондриальный переносчик

Надсемейство главных посредников

Resistance-nodulation-cell division

Симпортер дикарбоновых/аминокислот и катионов

Одновалентный катионный/протонный антипортер

Нейротрансмиттер натриевый симпортер

Аммониевый транспортер (Amt)

Транспортер метаболитов

Потенциал-зависимые каналы

Механочувствительный ионный канал большой проводимости (MscL)

Механочувствительный ионный канал малой проводимости (MscS)

Транспортер ионов металлов СогА

Лиганд-зависимый ионный канал нейротрансмиттерных рецепторов

Хлорный канал

Дополнительные белки внешней мембраны

Эпителиальный натриевый канал

Транспортер иона магния (MgtE)

Главный внутренний белок (МІР)

Метановая монооксигеназа

Ромбоидные белки

Оксидоредуктаза-В дисульфидных связей (DsbB)

Трансмембранный домен димеризации Т клеточного рецептора

Стерил-сульфат сульфогидролаза

Станнин

Гликофорин А

Основной оболочечный белок иновируса

Субъединицы пили

Белок, связанный с легочным сурфактантом

Таблица 4.2. Надсемейства трансмембранных белков, имеющих структуру ß-бочонков, из базы данных ОРМ (Lomize et al. 2006b)

Источник

Надсемейство

Внешняя мембрана грам-отрицательных бактерий

ОМРА-подобные

Олигомерные бета-бочонки грам-положительных бактерий

ОМРТ-подобные


Аутотранспортер (АТ)

Тримерный аутотранспортер ОМ фосфолипаза

Нуклеозид-специфичный каналообразующий мембранный порин

Внешнемембранный белок FadL (FadL) OmpG порин

Тримерные порины

Порины сахаров

Omp85-TpsB транспортеры

Лиганд-зависимые белковые каналы

Внешнемембранный фактор (OMF)

Лейкоцидиноподобные