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Articulo de referencia

HslVU

Las proteínas de choque térmico HslV y HslU ( complejo HslVU ; también conocidas como ClpQ y ClpY respectivamente, o ClpQY ) se expresan en muchas bacterias como E. coli en resp...

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Las proteínas de choque térmico HslV y HslU ( complejo HslVU ; también conocidas como ClpQ y ClpY respectivamente, o ClpQY ) se expresan en muchas bacterias como E. coli en respuesta al estrés celular. [ 1 ] La proteína hslV es una proteasa y la proteína hslU es una ATPasa ; ambas forman un ensamblaje simétrico de cuatro anillos apilados, que consiste en un dodecámero de hslV unido a un hexámero de hslU, con un poro central en el que residen los sitios activos de la proteasa y la ATPasa . La proteína hslV degrada proteínas innecesarias o dañadas solo cuando está en complejo con la proteína hslU en estado unido a ATP . Se cree que HslV se asemeja al hipotético ancestro del proteasoma , un gran complejo proteico especializado en la degradación regulada de proteínas innecesarias en eucariotas , muchas arqueas y algunas bacterias. HslV tiene una gran similitud con las subunidades centrales de los proteasomas. [ 2 ]

Genética

Ambas proteínas están codificadas en el mismo operón dentro del genoma bacteriano . A diferencia de muchos proteasomas eucariotas, que tienen varias especificidades de sustrato peptídico diferentes, hslV tiene una especificidad similar a la de la quimotripsina ; por lo tanto, es inhibida por inhibidores del proteasoma que se dirigen específicamente al sitio de la quimotripsina en los proteasomas eucariotas. [ 3 ] Aunque el complejo HslVU es estable por sí solo, algunas evidencias sugieren que el complejo se forma in vivo de manera inducida por el sustrato debido a un cambio conformacional en el complejo hslU-sustrato que promueve la unión de hslV. [ 4 ]

También se han identificado genes HslV y hslU en algunos eucariotas, aunque estos también requieren el proteasoma expresado constitutivamente para su supervivencia. Estos complejos HslVU eucariotas se ensamblan en unidades aparentemente funcionales, lo que sugiere que estos eucariotas poseen tanto proteasomas funcionales como sistemas hslVU funcionales. [ 5 ]

Regulación

La región promotora del operón que codifica HslU y HslV contiene una estructura de tallo-bucle que es necesaria para la expresión génica . Esta estructura contribuye a la estabilidad del ARNm . [ 6 ]

Motivos en el despliegue de péptidos

Un motivo de secuencia de cuatro aminoácidos —GYVG, glicina - tirosina - valina - glicina— conservado en las ATPasas hslU y ubicado en la superficie interna del poro ensamblado, acelera drásticamente la degradación de algunas proteínas y es necesario para la degradación de otras. Sin embargo, estos motivos no son necesarios para la degradación de péptidos cortos y no desempeñan un papel directo en la hidrólisis, lo que sugiere que su función principal es desplegar la estructura del estado nativo del sustrato y transferir la cadena polipeptídica desordenada resultante a las subunidades hslV para su degradación. Estos motivos también influyen en el ensamblaje del complejo. [ 7 ] La translocación también se ve facilitada por las colas C-terminales de las subunidades HslU, que forman una compuerta que cierra los sitios activos proteolíticos en el poro central hasta que un sustrato se ha unido y desplegado. [ 8 ]

Mecanismo

El mecanismo básico por el cual el complejo hslVU lleva a cabo la degradación proteolítica del sustrato es esencialmente el mismo que el observado en el proteasoma eucariota, catalizado por residuos de treonina del sitio activo N. Ambos son miembros de la familia T1. [ 9 ] Es inhibido por inhibidores enzimáticos que se unen covalentemente a la treonina. [ 10 ] Al igual que el proteasoma, hslU debe unirse al ATP de manera dependiente del magnesio antes de que pueda ocurrir la unión del sustrato y el despliegue. [ 11 ]

Referencias

  1. ↑ Ramachandran R, Hartmann C, Song HK, Huber R, Bochtler M. (2002). Interacciones funcionales de HslV (ClpQ) con la ATPasa HslU (ClpY). Proc Natl Acad Sci USA 99(11):7396-401.
  2. ↑ Gille C, Goedel A, Schloetelburg C, Preißner R, Kloetzell PM, Gobel UB, Frommell C. (2003). Una visión integral de las secuencias proteasómicas: implicaciones para la evolución del proteasoma. J Mol Biol 326: 1437–1448.
  3. ↑ Rohrwild M, Coux O, Huang HC, RP Moerschell RP, Yoo SJ, Seol JH, Chung CH, Goldberg AL. (1996). HslV-HslU: Un nuevo complejo de proteasa dependiente de ATP en Escherichia coli relacionado con el proteasoma eucariota. Proc Natl Acad Sci USA 93(12): 5808–5813
  4. ↑ Azim MK, Goehring W, Song HK, Ramachandran R, Bochtler M, Goettig P. (2005). Caracterización de la afinidad de la chaperona HslU por la proteasa HslV. Protein Sci 14(5):1357-62.
  5. ↑ Ruiz-Gonzalez MX, Marin I. (2006). Los genes HslU y HslV relacionados con el proteasoma, típicos de las eubacterias, están ampliamente distribuidos en los eucariotas. J Mol Evol 63(4):504-12.
  6. ↑ Lien, HY; Yu, CH; Liou, CM; Wu, WF (2009). "Regulación de la expresión del gen clpQ⁺Y⁺ (hslV⁺U⁺) en Escherichia coli" . The Open Microbiology Journal . 3 : 29–39 . doi : 10.2174/1874285800903010029 . PMC 2681174. PMID 19440251 .  
  7. ↑ Park E, Rho YM, Koh OJ, Ahn SW, Seong IS, Song JJ, Bang O, Seol JH, Wang J, Eom SH, Chung CH. (2005). Papel del motivo de poro GYVG de la ATPasa HslU en el desplegamiento y translocación de proteínas para su degradación por la peptidasa HslV. J Biol Chem 280(24):22892-8.
  8. ↑ Seong IS, Kang MS, Choi MK, Lee JW, Koh OJ, Wang J, Eom SH, Chung CH. (2002). Las colas C-terminales de la ATPasa HslU actúan como un interruptor molecular para la activación de la peptidasa HslV. J Biol Chem 277(29):25976-82.
  9. ↑ Bogyo M, McMaster JS, Gaczynska M, Tortorella D, Goldberg AL, Ploegh H. (1997). Modificación covalente de la treonina del sitio activo de las subunidades beta del proteasoma y del homólogo de Escherichia coli HslV mediante una nueva clase de inhibidores. Proc Natl Acad Sci USA 94(13):6629-34.
  10. ↑ Sousa MC, Kessler BM, Overkleeft HS, McKay DB. (2002). Estructura cristalina del complejo HslUV con un inhibidor de vinilsulfona: corroboración de un mecanismo propuesto de activación alostérica de HslV por HslU. J Mol Biol 318(3):779-85.
  11. ↑ Burton RE, Baker TA, Sauer RT. (2005). Reconocimiento de sustrato dependiente de nucleótidos por la proteasa AAA+ HslUV. Nat Struct Mol Biol 12(3):245-51.

Lecturas adicionales

  • Wang J, Rho SH, Park HH, Eom SH (julio de 2005). "Corrección de intensidades de rayos X de un cocristal HslV-HslU que contiene defectos de translocación de red". Acta Crystallographica Sección D. 61 ( Pt 7): 932–41 . doi : 10.1107/s0907444905009546 . PMID 15983416 . 
  • Nishii W, Takahashi K (octubre de 2003). "Determinación de los sitios de escisión en SulA, un inhibidor de la división celular, por la proteasa HslVU dependiente de ATP de Escherichia coli" . FEBS Letters . 553 (3): 351–4 . doi : 10.1016/s0014-5793(03)01044-5 . PMID 14572649 . 
  • Ramachandran R, Hartmann C, Song HK, Huber R, Bochtler M (mayo de 2002). "Interacciones funcionales de HslV (ClpQ) con la ATPasa HslU (ClpY)" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 99 (11): 7396–401 . doi : 10.1073/pnas.102188799 . PMC 124242. PMID 12032294 .  
  • Yoo SJ, Seol JH, Shin DH, Rohrwild M, Kang MS, Tanaka K, Goldberg AL, Chung CH (junio de 1996). "Purificación y caracterización de las proteínas de choque térmico HslV y HslU que forman una nueva proteasa dependiente de ATP en Escherichia coli" . The Journal of Biological Chemistry . 271 (24): 14035–40 . doi : 10.1074/jbc.271.24.14035 . PMID 8662828 . 
  • Yoo SJ, Seol JH, Seong IS, Kang MS, Chung CH (septiembre de 1997). "La unión del ATP, pero no su hidrólisis, es necesaria para el ensamblaje y la actividad proteolítica de la proteasa HslVU en Escherichia coli". Biochemical and Biophysical Research Communications . 238 (2): 581–5 . doi : 10.1006/bbrc.1997.7341 . PMID 9299555 . 
  • Kanemori M, Nishihara K, Yanagi H, Yura T (diciembre de 1997). "Funciones sinérgicas de HslVU y otras proteasas dependientes de ATP en el control del recambio in vivo de sigma32 y proteínas anormales en Escherichia coli" . Journal of Bacteriology . 179 (23): 7219–25 . doi : 10.1128/jb.179.23.7219-7225.1997 . PMC 179669. PMID 9393683 .  
  • Burton RE, Baker TA, Sauer RT (marzo de 2005). "Reconocimiento de sustrato dependiente de nucleótidos por la proteasa AAA+ HslUV". Nature Structural & Molecular Biology . 12 (3): 245– 51. doi : 10.1038/nsmb898 . PMID 15696175. S2CID 28864309 .