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proteínas de lazo complejas

Las proteínas de lazo complejo (también llamadas haces de lazo perforados o renacuajos) son proteínas en las que un bucle covalente (porción de la cadena principal cerrada con u...

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Las proteínas de lazo complejo (también llamadas haces de lazo perforados o renacuajos) son proteínas en las que un bucle covalente (porción de la cadena principal cerrada con un puente covalente) es perforado por otra parte de la cadena principal. Una subclase de proteínas de lazo complejo son los péptidos de lazo, en los que el bucle se forma mediante un puente amida postraduccional . [ 1 ] [ 2 ]

Clasificación de los lazos complejos

Algunos motivos de lazo presentes en las estructuras proteicas [ 3 ] .

Los lazos complejos se pueden dividir según el número de perforaciones a través de la superficie mínima que abarca el bucle covalente. [ 4 ] [ 5 ] En particular, existen cuatro clases de proteínas de lazo complejo:

  • la clase L n (lazo simple), donde una cola atraviesa la superficie n veces;
  • la clase LS n (el lazo superenrollable), donde una cola perfora la superficie n veces, enrollándose alrededor del bucle;
  • la clase LL i,j (doble lazo), donde ambas colas atraviesan la superficie i y j veces respectivamente;
  • la clase LSL i,j , donde una cola perfora la superficie i veces de manera superenrollada, y la segunda perfora la superficie de manera simple.

Otra clasificación podría basarse en la naturaleza del puente que cierra el bucle covalente. La mayoría de las proteínas lazo complejas presentan un bucle basado en enlaces disulfuro; sin embargo, también se conocen proteínas lazo complejas basadas en enlaces amida ( péptidos lazo ) y éster. [ 5 ]

Los lazos complejos pueden coexistir con otras topologías proteicas. Un análisis realizado sobre las estructuras predichas por AlphaFold encontró ejemplos de proteínas con lazo anudado . [ 6 ] Los nudos estaban presentes no solo en la parte final del lazo, sino también en el propio bucle. Estos motivos se pueden encontrar en las proteínas de membrana.

Popularidad del lazo complejo en proteínas

Alrededor del 18% de las proteínas con puentes disulfuro tienen lazo complejo, [ 4 ] [ 5 ] sin embargo, se predeciría un lazo mucho más complejo al analizar los modelos poliméricos no interactuantes. [ 7 ] Aparte de las estructuras con un solo bucle perforado, también puede haber cadenas con varias estructuras de lazo complejo. En particular, los bucles pueden perforarse entre sí, formando un enlace de Hopf proteico . [ 8 ] Hay muchos menos lazos complejos en las proteínas de lo que se esperaría de los modelos poliméricos simples. Sin embargo, hay grupos de proteínas que tienen una probabilidad de lazo complejo mayor de la que podríamos esperar de dichos modelos.

Se encontraron más de 2,2 millones de motivos de lazo complejos en las proteínas predichas por AlphaFold . [ 9 ] El resultado de esta búsqueda está disponible en la sección de base de datos del servidor web AlphaLasso .

Función biológica

No se sabe si el complejo motivo lazo es funcional en general. Sin embargo, en algunos casos se ha informado sobre la importancia del motivo para la función de la proteína. En particular, en el caso de los péptidos lazo, el motivo permite actuar como un tapón para canales específicos de captación de NTP. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] El motivo también ha mostrado actividades inhibitorias significativas contra la invasión y migración de células cancerosas . [ 13 ] Sin embargo, múltiples isómeros ciclados del péptido muestran esta inhibición de la migración , lo que sugiere que la función surge de la ciclación del péptido y no del motivo lazo. [ 14 ] Por otro lado, se ha demostrado que el motivo es funcional en el caso de la leptina , la proteína relacionada con la obesidad. [ 15 ] El análisis de la forma de las proteínas lazo complejas en comparación con los modelos poliméricos de tamaño similar muestra que algunas clases de proteínas lazo complejas también pueden ser funcionales. Esto se refiere a las tóxicas, antimicrobianas, similares a las defensinas o relacionadas con el sistema inmunitario con el motivo L 1 [ 7 ]

Herramientas informáticas para analizar la topología compleja del lazo

La lista actual de proteínas lasso complejas obtenidas experimentalmente se puede encontrar en la base de datos LassoProt , [ 5 ] que también permite cargar y analizar datos propios. El servidor web AlphaLasso permite el análisis de estructuras proteicas predichas por IA y proporciona una base de datos de bucles basados ​​en enlaces disulfuro en los modelos predichos por AlphaFold . [ 9 ] La inspección manual de los datos también es posible con PyLasso [ 16 ] , un complemento de PyMol .

Véase también

Proteínas anudadas

Referencias

  1. ↑ Li, Yanyan; Zirah, Séverine; Rebuffat, Sylvie (2015). Péptidos Lasso . SpringerBriefs in Microbiology. Nueva York, NY: Springer New York. doi : 10.1007/978-1-4939-1010-6 . ISBN 978-1-4939-1009-0. S2CID 20581160 . 
  2. ↑ Maksimov, Mikhail O.; Pan, Si Jia; James Link, A. (2012). "Péptidos Lasso: estructura, función, biosíntesis e ingeniería". Natural Product Reports . 29 (9): 996– 1006. doi : 10.1039/c2np20070h . ISSN 0265-0568 . PMID 22833149 .  
  3. ↑ Dabrowski-Tumanski, Pawel; Sulkowska, Joanna (16 de septiembre de 2017). "¿Atar o no atar? Esa es la cuestión" . Polymers . 9 ( 12): 454. doi : 10.3390/polym9090454 . ISSN 2073-4360 . PMC 6418553. PMID 30965758 .   
  4. ^ Niemyska , Wanda; Dabrowski-Tumanski, Pawel; Kadlof, Michal; Haglund, Ellinor; Sułkowski, Piotr; Sulkowska, Joanna I. (22 de noviembre de 2016). "Lazo complejo: nuevos motivos entrelazados en proteínas" . Informes científicos . 6 (1) 36895. Código bibliográfico : 2016NatSR...636895N . doi : 10.1038/srep36895 . ISSN 2045-2322 . PMC 5118788 . PMID 27874096 .   
  5. 1 2 3 4 Dabrowski-Tumanski, Pawel; Niemyska, Pawel; Pasznik, Pawel; Sulkowska, Joanna I. (2016-04-29). " LassoProt: servidor para analizar biopolímeros con lazos" . Nucleic Acids Research . 44 (W1): W383– W389. doi : 10.1093/nar/gkw308 . ISSN 1362-4962 . PMC 4987892. PMID 27131383 .   
  6. ↑ da Silva, Fernando Bruno; Perlinska, Agata P.; Plonka, Jacek; Flapán, Erica; Sulkowska, Joanna I. (19 de mayo de 2025). "Universo de Lasso Proteins: Explorando el límite de entrelazamiento de proteínas predicho por AlphaFold" . Revista de biología molecular 169217. doi : 10.1016/j.jmb.2025.169217 . ISSN 0022-2836 . 
  7. 1 2 Dabrowski-Tumanski, Pawel; Gren, Bartosz; Sulkowska, Joanna I. (2019-04-17). "Propiedades estadísticas de polímeros en forma de lazo y sus implicaciones para la función de proteínas de lazo complejas" . Polymers . 11 ( 4): 707. doi : 10.3390/polym11040707 . ISSN 2073-4360 . PMC 6523798. PMID 30999683 .   
  8. ↑ Dabrowski-Tumanski, Pawel; Sulkowska, Joanna I. (2017-03-28). "Nudos y enlaces topológicos en proteínas" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 114 ( 13): 3415– 3420. doi : 10.1073/pnas.1615862114 . ISSN 0027-8424 . PMC 5380043. PMID 28280100 .   
  9. 1 2 Rubach, Pawel; Plonka, Jacek; Gren, Bartosz A.; Bruno da Silva, Fernando; Korpacz, Marta; Sulkowska, Joanna I. (7 de mayo de 2025). "AlphaLasso: un servidor web para identificar motivos de bucle y lazo en la estructura 3D de biopolímeros" . Investigación de ácidos nucleicos gkaf375. doi : 10.1093/nar/gkaf375 . ISSN 1362-4962 . PMC 12230674 .  
  10. ^ Knappe, Thomas A.; Linne, Uwe; Zirah, Séverine; Rebuffat, Sylvie; Xie, Xiulan; Marahiel, Mohamed A. (agosto de 2008). "Aislamiento y caracterización estructural de capistruina, un péptido lazo predicho a partir de la secuencia del genoma de Burkholderia thailandensis E264". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 130 (34): 11446– 11454. doi : 10.1021/ja802966g . ISSN 0002-7863 . PMID 18671394 . S2CID 5327111 .   
  11. ↑ Pan, Si Jia; Link, A. James (2011-04-06). "Diversidad de secuencias en el marco del péptido Lasso: descubrimiento de variantes funcionales de microcina J25 con múltiples sustituciones de aminoácidos". Journal of the American Chemical Society . 133 (13): 5016– 5023. doi : 10.1021/ja1109634 . ISSN 0002-7863 . PMID 21391585 .  
  12. ↑ Hegemann, Julian D.; Zimmermann, Marcel; Xie, Xiulan; Marahiel, Mohamed A. (2015-07-21). "Péptidos Lasso: una clase intrigante de productos naturales bacterianos". Accounts of Chemical Research . 48 (7): 1909– 1919. doi : 10.1021/acs.accounts.5b00156 . ISSN 0001-4842 . PMID 26079760 .  
  13. ↑ Son, Sangkeun; Jang, Mina; Lee, Byeongsan; Hong, Young-Soo; Ko, Sung-Kyun; Jang, Jae-Hyuk; Ahn, Jong Seog (2018-10-26). "Ulleungdin, un péptido lazo con actividad inhibidora de la migración de células cancerosas descubierto mediante el enfoque de minería genómica" . Journal of Natural Products . 81 (10): 2205– 2211. doi : 10.1021/acs.jnatprod.8b00449 . ISSN 0163-3864 . 
  14. ^ Digal, Lori; Sansón, Shiela C.; Stevens, Mark A.; Ghorai, Abhijit; Kim, Hyungyu; Mifflin, Marco C.; Carney, Keith R.; Williamson, David L.; Bueno, Soohyun; Nagy, Gabe; Oh, Dong-Chan; Mendoza, Michelle C.; Roberts, Andrew G. (19 de enero de 2024). "Los isómeros no roscados de los péptidos Sungsanpin y Ulleungdin Lasso inhiben la migración de células cancerosas H1299" . Biología Química ACS . 19 (1): 81– 88. doi : 10.1021/acschembio.3c00525 . ISSN 1554-8929 . PMC 11832225 .  
  15. ↑ Haglund, Ellinor; Pilko, Anna; Wollman, Roy; Jennings, Patricia Ann; Onuchic, Jose Nelson (30-12-2016). " La topología del lazo perforado controla la función en la leptina" . The Journal of Physical Chemistry B. 121 ( 4): 706– 718. doi : 10.1021/acs.jpcb.6b11506 . PMID 28035835. S2CID 4680168 .  
  16. ^ Gierut, Aleksandra M; Niemyska, Wanda; Dabrowski-Tumanski, Pawel; Sułkowski, Piotr; Sulkowska, Joanna I (1 de diciembre de 2017). Valencia, Alfonso (ed.). «PyLasso: un complemento de PyMOL para identificar lazos» . Bioinformática . 33 (23): 3819– 3821. doi : 10.1093/bioinformática/btx493 . ISSN 1367-4803 . PMID 28961868 .  
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