Thimet oligopeptidas

Human thimet oligopeptidas
Identifiers
EG nr.	3.4.24.15
CAS-nr.	110639-28-6
Databaser
IntEnz	IntEnz-vy
BRENDA	BRENDA inträde
ExPASy	NiceZyme-vy
KEGG	KEGG inträde
MetaCyc	Metabolisk väg
PRIAM	profil
PDB- strukturer	RCSB PDB PDBe PDB summa
Sök PMC artiklar PubMed artiklar NCBI proteiner

Thimet-oligopeptidaser ( EC 3.4.24.15 ), även känd som TOPs , är en typ av M3- metallopeptidaser . Dessa enzymer kan hittas i djur och växter och uppvisar distinkta funktioner. Hos djur och människor är de involverade i nedbrytningen av peptider , såsom bradykinin , neurotensin , angiotensin I och Aβ-peptid, vilket hjälper till att reglera fysiologiska processer. I växter är deras roll relaterad till nedbrytningen av målpeptider och immunsvaret mot patogener genom salicylsyra (SA)-beroende stresssignalering. I Arabidopsis thaliana - erkänd som en modellväxt för vetenskapliga studier - har två thimetoligopeptidaser, kända som TOP1 och TOP2, identifierats som mål för salicylsyrabindning i växten. Dessa TOP-enzymer är nyckelkomponenter för att förstå SA-medierad signalering där interaktioner existerar med olika komponenter och de flesta av vägarna är okända.

Ursprung och namn

Thimet (från "tiolsensitive metallo") oligopeptidaser (begränsning av peptidstorlek) har studerats brett i Kingdom Animalia. Det första TOP-enzymet hittades och renades från råtthjärnhomogenat 1983. Idag är det känt att TOP-enzymer mestadels distribueras i hypofysen, hjärnan och testiklarna hos människor och råttor. I växter, särskilt i A. thaliana, upptäcktes enzymerna nyligen som en del av 20S-proteasomen och SA-bindande proteiner.

Olika namn har använts för att identifiera denna grupp av enzymer, såsom lösligt metalloproteinas, Pz-peptidas, kollagenasliknande peptidas, timetpeptidas och endopeptidas 24.15. 1992 föreslogs namnet "thimet-oligopeptidaser" av International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB), vilket bevarar detta namn.

Familj

Thimet-oligopeptidaser är metallopeptidaser som tillhör klanen MA, subklan MA (E), familjen M3 och subfamiljen M3A. M3-familjen består av åtta andra medlemmar, såsom neurolysin ( EC 3.4.24.16), sackarolysin ( EC :3.4.24.37), oligopeptidas MepB, oligopepetidas A, oligopeptidas F, oligopeptidas PepB, bland andra. Dessa enzymer utför viktiga funktioner i både prokaryota och eukaryota organismer.

Växten Arabidopsis thaliana innehåller TOP1-, TOP2- och TOPL-enzymer.

Arabidopsis thimet oligopeptidaser

Det finns tre typer av TOP som finns i Arabidopsis thaliana . TOP1 (även känd som OOP, organellär oligopeptidas, TOPorg och thimet metalloendopeptidase 1) finns i mitokondrierna och kloroplasterna och har genen AT5G65620. TOP2 (även känd som thimet metalloendopeptidase 2) finns i cytosolen och har AT5G10540-genen. De distinkta generna för dessa två enzymer bibehålls även i fruktfluga, mygga och ris. Slutligen är TOPL (även känd som TOP-liknande) lokaliserad i cytosolen och har AT1G67690-genen.

Dessa TOP liknar de som finns i däggdjursvävnader. TOP1 och TOP2 är mer lika mus-TOP med 28% likhet i aminosyrasekvensen, medan TOPL är mer lik musneurolysin med 34% likhet i aminosyrasekvensen.

Biokemiska egenskaper

Thimet-oligopeptidaser är M3-peptidaser som har den konserverade sekvensen His-Glu-XX-His i aminosyrasekvensen (som citeras i Wang, 2014). Enzymerna behöver närvaro av tiol och zink för att kunna utföra sina funktioner. Från de tre igenkända thimetoligopeptidaserna i A. thaliana är endast TOP1 och TOP2 de TOP-enzymer som är involverade i SA-immunsystemsvaret. De kan utföra sin funktion inom ett brett pH-område från 6,5 till 8,5. TOP-enzymer har förmågan att binda och bilda en dimer . De kan existera som monomerer och dimerer.

TOP1 och TOP2 anses vara homologer med 93% likhet i proteinsekvensen. Deras strukturer har två domäner . Dessa domäner är emellertid närmare i TOP1 än i TOP2 på grund av skillnader i positionen för helixarna α6, α9 och α20 i domänen I. På grund av det har TOP1 en sluten form och TOP2 en öppen form. Till skillnad från TOP1 innehåller TOP2 inte en N-terminal serinrik region i sin sekvens. Baserat på lokaliseringen inom cellen anses TOP1 vara ett organellärt oligopeptidas med dubbel lokalisering medan TOP2 heter ett cytosoliskt oligopeptidas.

Funktioner och interaktioner i växter

Peptidnedbrytning

TOP1 spelar en roll i vägen för nedbrytning av onödiga peptider under import av proteiner till mitokondrier och kloroplaster. Denna funktion kan förklaras på grund av förändringar i den slutna konformationen av TOP1-strukturen. Den sfäroidala formen, som genereras av domänerna I och II, representerar den katalytiska kaviteten med en volym på ~3 000 ^Å3 . Under peptidnedbrytningen kan substratbindningen endast ske om det finns en separation av de två domänerna som tillåter åtkomst och bindning av de fria målpeptiderna till kaviteten ( aktivt ställe ). Enzymsubstratkomplexet upprätthålls av flera icke-kovalenta interaktioner : hydrofoba och polära interaktioner. Processen begränsas av peptidstorleken. Således kan endast peptider med ungefär samma volym (~3 000 Å3) ^brytas ned av enzymet. Peptider som kan klyvas bort är mellan 8 och 23 aminosyrarester .

Dessutom har det föreslagits att TOP1 äger rum i nedbrytningen av andra typer av peptider. Enzymet är viktigt för eliminering av oveckade eller skadade proteiner i organellerna mitokondrier och kloroplaster. Under klyvningsprocessen av proteinerna kan enzymet bryta ner peptidfragment utan några strikta sekvenskrav utan endast begränsat av peptidstorleken.

TOP2 är en del av den proteolytiska aktivitet som sker i cytosolen. Hos A. thaliana har enzymet en roll i svaret på oxidativ stress och nedbrytning av oxiderade proteiner genom att bryta ner peptider mellan 5 och 17 aminosyrarester.

Stresssignalering och immunitetssvar

Salicylsyra (SA), känd som en fenolisk förening , är involverad i olika biologiska processer inom växter. Denna förening, tillsammans med andra hormoner, bidrar till tillväxt och utvecklingsreglering. Dessutom upprätthåller de växternas immunsvar. För att motverka patogenattacker och stresstillstånd aktiverar SA-signalering den patogenutlösta immuniteten (PTI), effektorutlöst immunitet (ETI) och programmerad celldöd (PCD). TOP1 och TOP2 har visat en förmåga att interagera med salicylsyra och förmedla SA-aktivitet i systemet. In vitro -experiment har visat att när dessa enzymer inte är närvarande eller defekta är sårbarheten för patogeninfektion högre.

TOPs proteolytiska aktivitet påverkas av deras monomer/dimer-relation. Oxidativ miljö ökar dimerformen och resulterar i hämning av proteolytisk aktivitet samtidigt som miljön minskar, stimulerar ackumulering av monomerer och gynnar sedan TOP-enzymaktivitet. Under stresstillstånd ökar produktionen av reaktiva syrearter (ROS), vilket orsakar skador i fotosyntesen och PCD. TOP-enzymer förmedlar svaret på detta ogynnsamma tillstånd. TOP1 reglerar importen av antioxidantenzymer till kloroplasten. Dessa antioxidantenzymer minskar ROS-nivåerna i organellen. Det har också föreslagits att TOP1 tillåter import av enzymer som katalyserar SA-syntes. Å andra sidan styr TOP2 mängden signalpeptider, viktiga för PCD, i cytosolen. Oxidativ skada, såsom kadmium ( Cd ²⁺ ) stress producerar oxiderade proteiner som måste avlägsnas för att förhindra ytterligare skada i cellen. TOP2 hjälper till med nedbrytningen av dessa skadade proteiner. Enzymet bryter ner peptider genom att rikta in sig på de aminosyrarester som exponeras under stressen.

Interaktion mellan exogen salicylsyra och thimetoligopeptidaser

I växter kan endogen SA-aktivering utföras av exogen SA. Låga nivåer av exogent SA, som anses vara mindre än 10 μM, hjälper till att minska skadorna orsakade av abiotisk stress och öka fotosyntetisk aktivitet. Däremot reducerar höga nivåer av exogen SA fotosyntetisk aktivitet och resulterar i celldöd. Denna höga mängd exogen SA interagerar med TOP-enzymer och resulterar i en minskning av deras enzymatiska aktivitet. TOP1- och TOP2-aktiviteten reduceras med cirka 60 % i närvaro av 5 mN exogent SA. Denna fenolförening hämmar TOP-enzymer genom en icke-konkurrensmekanism där SA binder på ett annat ställe än det aktiva stället. Typen av reaktion kännetecknas av att den har en minskning av den maximala hastigheten (Vmax ) , medan Michaelis-konstanten (Km) hålls oförändrad.

externa länkar

• Thimet+oligopeptidase vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)