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A4. The Binding Continuum - Biología

A4. The Binding Continuum - Biología


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Las afinidades de unión nos brindan una forma de medir la fuerza relativa de unión entre dos sustancias. Pero, ¿qué tan "apretada" es la unión apretada? ¿Vinculación débil? Examinemos ese tema considerando un continuo vinculante. Considere dos sustancias, (A ) y (B ) que podrían interactuar. ¿En qué rango de fortalezas pueden realmente unirse entre sí? Sería útil establecer los extremos del continuo vinculante. En un extremo no hay ningún compromiso. En el otro extremo, considere dos cosas que se unen covalentemente. Hemos discutido cómo (K_d ) refleja la fuerza de unión. Recordar,

[K_d = dfrac {1} {K_ {eq}}. ]

Además, sabemos que (K_ {eq} ) está relacionado con (ΔG ^ o ), por las ecuaciones:

[ Delta G ^ o = - RT ln K_ {eq} = RT ln K_d ]

Dadas estas ecuaciones simples, debería poder interconvertir entre (K_ {eq} ), (K_d ) y (ΔG ^ o ). (Mantenga sus unidades rectas).

SIN INTERACCION

Un extremo del continuo vinculante no representa interacción. Supongamos que (K_ {eq} ) es diminuto (Kd grande), por ejemplo (K_ {eq} ~ 2.4 10-72 0. Conectando esto a la ecuación

[ Delta , G ^ o = -RT , ln K_ {eq} ]

donde R = 2.00 cal / mol.K, y T es aproximadamente 300K, el ΔGo ~ +100 kcal / mol. Es decir, si sumamos A + B, no hay impulso para formar AB. Si se formara AB, inmediatamente se desmoronaría.

INTERACCIÓN COVALENTE

En el otro extremo del continuo, considere la interacción de un átomo de 1H con otro para formar H2. De un libro de química general podemos obtener (ΔG ^ o_ {form} ). Utilizando General Chem. termodinámica, podemos calcular (ΔG ^ o ) para la formación de H-H.

[ΔG ^ o = sum G ^ o_ {formulario} prod. - sum G ^ o_ {formulario} reaccionar. ]

Hacer esto da un valor de -97 kcal / mol.

VINCULACIÓN ESPECÍFICA Y NO ESPECÍFICA

Considere la interacción de una proteína, la represor lambda (R), con un pequeño oligonucleótido al que se une fuertemente (llamado ADN operador, O). Este es un ejemplo de una interacción biológicamente estrecha, pero reversible. R puede unirse a muchos oligonucleótidos cortos debido a interacciones electrostáticas y enlaces H de la proteína con carga positiva a la cadena principal de ácido nucleico con carga negativa. Sin embargo, la interacción de unión estrecha implica oligonucleótidos de secuencia de bases específica. Por lo tanto, podemos distinguir entre una unión estrecha, que generalmente involucra una secuencia de ADN específica y una unión débil que involucra secuencias inespecíficas. Asimismo, hablaremos de unión específica e inespecífica. R y O, que se unen con una Kd de 1 pM, es un ejemplo de unión específica, mientras que R y el ADN no específico (D), que se unen principalmente a través de interacciones electrostáticas con una Kd de 1 mM, es un ejemplo de unión inespecífica. Es de esperar que cualquier proteína cargada positivamente, como el citocromo C mitocondrial, se una al ADN cargado negativamente. Esta interacción inespecífica no tendría importancia biológica ya que los dos están localizados en diferentes compartimentos de la célula. Por el contrario, la interacción entre las proteínas histonas cargadas positivamente, unidas al ADN en el núcleo, sería específica.

CONSTANTES DE TASA DE ASOCIACIÓN Y DISOCIACIÓN

Cuando la reacción (M + L rightleftharpoons ML ) está en equilibrio, la velocidad de la reacción directa es igual a la velocidad de la reacción inversa. De la química general, la reacción directa es biomolecular y de segundo orden. Por tanto, vf, la tasa en la dirección de avance es proporcional a [M] [L], o (v_f = k_f [M] [L] ), donde kf es la constante de tasa en la dirección de avance. La velocidad de la reacción inversa, vr es de primer orden, proporcional a [ML], y viene dada por (v_r = k_r [ML] ), donde kr es la constante de velocidad para la reacción inversa. Observe que las unidades de kf son M-1s-1, mientras que las unidades de kr son s-1. En equilibrio, (v_f = v_r ), o (k_f [M] [L] = k_r [ML] ). Reordenando la ecuación da

[ dfrac {[ML]} {[M] [L]} = dfrac {k_f} {k_r} = K_ {eq}. ]

Por tanto, (K_ {eq} ) viene dada por la razón de las constantes de velocidad. Para interacciones de unión estrecha, Keq >> 1, Kd << 1 y kf es muy grande (del orden de 108-9) y kr debe ser muy pequeño (10-2 - 10 -4 s-1).

Para obtener una comprensión más intuitiva de Kd, a menudo es más fácil pensar en las constantes de velocidad que contribuyen a la unión y disociación. Supongamos que kr es la constante de velocidad que describe la reacción de disociación. A menudo se le llama koff. Se puede demostrar matemáticamente que la velocidad a la que se asocian dos objetos simples depende de su radio y peso molecular efectivo. La velocidad máxima a la que se asociarán es la velocidad máxima a la que la difusión los conducirá juntos. Supongamos que la velocidad a la que se asocian M y L tiene una difusión limitada. El kon teórico es de aproximadamente 108 M-1s-1. Sabiendo esto, el Kd y el hecho de que ( dfrac {k_ {on}} {k_ {off}} = K_ {eq} = dfrac {1} {K_d} ), podemos calcular koff, que recuerda es una constante de tasa de primer orden.

También podemos determinar k off experimentalmente. Imagina el siguiente ejemplo. Ajuste las concentraciones de M y L de modo que Mo << Lo y Lo >> Kd. En estas condiciones de exceso de ligando, M está completamente en el enlace de ML. Ahora en t = 0, diluya la solución para que (L_o ll K_d ). El único proceso que ocurrirá aquí es la disociación, ya que puede ocurrir una asociación insignificante dada la nueva condición. Si puede medir la actividad biológica de ML, entonces podría medir la tasa de desaparición de ML con el tiempo y obtener koff. Alternativamente, si pudiera medir la actividad biológica de M, la tasa a la que regresa la actividad le dará (k_ {off} ).

Ahora recordará de Química General que a partir de una constante de velocidad de primer orden, la vida media de la reacción se puede calcular mediante la expresión: (k = dfrac {0.693} {t_ {1/2}} ). Por lo tanto, dado koff, puede determinar el t1 / 2 para la existencia de la especie asociada. Es decir, ¿cuánto tiempo durará un complejo de ML antes de que se disocie? Dado Δ Go o Kd, y asumiendo un kon (108 M-1s-1), debería poder calcular koff y t1 / 2. O bien, podría determinar koff experimentalmente y luego calcular t1 / 2. Aplicando estos principios, puede calcular los siguientes parámetros.

Koff y t1 / 2 calculados para complejos binarios asumiendo kon controlado por difusión
ComplejoKD (M)kapagado (s-1)t ½
H21 x 10-711 x 10-632 x 1055 año
RtV3: Rt'L3 (a)10-171 x 10-92 años
Avidina: biotina10-151 x 10-780 dias
trombina: hirudina (b)5 x 10-145 x 10-62 días
lacrep: DNAoper (c)1 x 10-131 x 10-50,8 días
Zif268: ADN (d)10-111 x 10-3700 s
GroEL: r-lactoalbúmina (e)10-90.17 s
TBP: TATA (f)2 x 10-92 x 10-13 s
TBP: TBP4 x 10-94 x 10-12 s
LDH (cerdo): NADH (g)7,1 x 10-7(j)7,1 x 10110 ms
profilina: CaATP-G-actina1,2 x 10-61,2 x 1026 ms
TBP: ADN no especificado (h)5 x 10-65 x 1021 ms
TCR (i): péptido cito C7X10-57X103100 nosotros
lacrep: DNAnonspec (h)1 x 10-41 X10470 nosotros
uridina-3P: RNasa1,4 x 10-4 (j)1.4X10-450 nosotros
Creatina quinasa: ADP8,2 x 10-4 (j)8.2X10410 nosotros
Acetilcolina: Esterasa1,2 x 10-31,2 x 1056 nosotros
sin interacción4 x 10734 x 1081-
  1. Derivado trivalente de vancomicina RtV3 + Derivado trivalente de D-Ala-D-Ala, Rt'L3 '
  2. La hirudina es un potente inhibidor de la trombina de la saliva de lixiviación.
  3. lac rep es la proteína represora del operón lac de E. Coli, y DNAoper es la región de unión de ADN específica en el genoma de E. Coli que se une al represor
  4. Zif268 es una proteína de unión a dedos de zinc de ratón
  5. GroEL es una proteína acompañante; r-lactoalbúmina es la forma reducida de lactoalbúmina
  6. TBP es la proteína de unión TATA que se une a la secuencia de consenso de la caja TATA
  7. LDH es lactato deshidrogenasa
  8. DNAnonspec es ADN que no contiene la región de la secuencia de ADN específica involucrada en
    unión a una proteína de unión al ADN
  9. TCR es el receptor de células T
  10. calculado a partir de la ecuación: KD = koff / kon.

Lo que generalmente se mide es Kd y / o koff (si el koff es razonable). Este análisis está muy simplificado. Las fuerzas electrostáticas y otros factores de orientación pueden cambiar de manera significativa kon, mientras que los cambios conformacionales en el complejo pueden prevenir la rápida desunión del ligando unido, alterando dramáticamente koff.

La estructura de uno de los complejos de unión más fuertes, avidina y biotina, se muestra a continuación.

Jmol: Avidina actualizada: Complejo de biotina (1AVD) Jmol14 (Java) | JSMol (HTML5)

Es importante señalar que incluso las reacciones caracterizadas por un Kd elevado pueden ser específicas. La especificidad se define en última instancia como una interacción de unión entre una macromolécula y un ligando que puede estar colocalizada en el mismo entorno y para la cual se elabora una función biológica tras la unión.


Proteína amiloide beta A4

& ltp> La puntuación de la anotación proporciona una medida heurística del contenido de la anotación de una entrada o proteoma de UniProtKB. Esta puntuación & ltstrong> no puede & lt / strong> utilizarse como una medida de la precisión de la anotación, ya que no podemos definir la 'anotación correcta' para una proteína determinada. & Ltp> & lta href = '/ help / annotation_score' target = '_ top'> Más. & lt / a> & lt / p> - Evidencia experimental a nivel de transcripción i & ltp> Esto indica el tipo de evidencia que respalda la existencia de la proteína. Tenga en cuenta que la evidencia de 'existencia de proteínas' no brinda información sobre la precisión o corrección de las secuencias mostradas. & Ltp> & lta href = '/ help / protein_existence' target = '_ top'> Más. & lt / a> & lt / p>

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Contenido

Las integrinas son heterodímeros obligados compuestos por subunidades α y β. Varios genes codifican múltiples isoformas de estas subunidades, lo que da lugar a una serie de integrinas únicas con actividad variada. En los mamíferos, las integrinas se ensamblan a partir de dieciocho subunidades α y ocho β, [5] en Drosophila cinco subunidades α y dos β, y en Caenorhabditis nematodos dos subunidades α y una subunidad β. [6] Las subunidades α y β son proteínas transmembrana de clase I, por lo que cada una penetra la membrana plasmática una vez y puede poseer varios dominios citoplasmáticos. [7]

Las variantes de algunas subunidades se forman mediante empalme diferencial de ARN, por ejemplo, existen cuatro variantes de la subunidad beta-1. A través de diferentes combinaciones de las subunidades α y β, se generan 24 integrinas de mamíferos únicas, excluyendo las variantes de empalme y glicosilación. [8]

Las subunidades de integrina atraviesan la membrana celular y tienen dominios citoplasmáticos cortos de 40 a 70 aminoácidos. La excepción es la subunidad beta-4, que tiene un dominio citoplasmático de 1088 aminoácidos, uno de los más grandes de cualquier proteína de membrana. Fuera de la membrana celular, las cadenas α y β se encuentran juntas a lo largo de una longitud de aproximadamente 23 nm. Los extremos N-terminales de 5 nm finales de cada cadena forman una región de unión al ligando para la ECM. Se han comparado con las pinzas de langosta, aunque en realidad no "pellizcan" su ligando, interactúan químicamente con él en el interior de las "puntas" de sus "pinzas".

La masa molecular de las subunidades de integrina puede variar de 90 kDa a 160 kDa. Las subunidades beta tienen cuatro secuencias repetidas ricas en cisteína. Ambas subunidades α y β se unen a varios cationes divalentes. Se desconoce el papel de los cationes divalentes en la subunidad α, pero pueden estabilizar los pliegues de la proteína. Los cationes en las subunidades β son más interesantes: están directamente involucrados en la coordinación de al menos algunos de los ligandos a los que se unen las integrinas.

Las integrinas se pueden clasificar de varias formas. Por ejemplo, algunas cadenas α tienen un elemento estructural adicional (o "dominio") insertado hacia el N-terminal, el dominio alfa-A (llamado así porque tiene una estructura similar a los dominios A que se encuentran en la proteína factor von Willebrand también se denomina dominio α-I). Las integrinas que llevan este dominio se unen a los colágenos (por ejemplo, las integrinas α1 β1 y α2 β1) o actúan como moléculas de adhesión célula-célula (integrinas de la familia β2). Este dominio α-I es el sitio de unión para ligandos de tales integrinas. Aquellas integrinas que no llevan este dominio insertado también tienen un dominio A en su sitio de unión al ligando, pero esta El dominio A se encuentra en la subunidad β.

En ambos casos, los dominios A llevan hasta tres sitios de unión de cationes divalentes. Uno está permanentemente ocupado en concentraciones fisiológicas de cationes divalentes y transporta un ión de calcio o magnesio, los principales cationes divalentes en la sangre a concentraciones medias de 1,4 mM (calcio) y 0,8 mM (magnesio). Los otros dos sitios quedan ocupados por cationes cuando los ligandos se unen, al menos para aquellos ligandos que involucran un aminoácido ácido en sus sitios de interacción. Un aminoácido ácido se presenta en el sitio de interacción de integrina de muchas proteínas ECM, por ejemplo, como parte de la secuencia de aminoácidos Arginina-Glicina-Ácido aspártico ("RGD" en el código de aminoácidos de una letra).

Estructura Editar

A pesar de muchos años de esfuerzo, descubrir la estructura de alta resolución de las integrinas resultó ser un desafío, ya que las proteínas de membrana son clásicamente difíciles de purificar y las integrinas son grandes, complejas y están unidas a muchos árboles de azúcar ("altamente glicosilados"). Imágenes de baja resolución de extractos de detergente de integrina intacta GPIIbIIIa, obtenidas mediante microscopía electrónica, e incluso datos de técnicas indirectas que investigan las propiedades en solución de las integrinas mediante ultracentrifugación y dispersión de luz, se combinaron con datos cristalográficos fragmentarios de alta resolución o RMN de datos individuales o de RMN. dominios emparejados de cadenas de integrina simples y modelos moleculares postulados para el resto de cadenas.

La estructura cristalina de rayos X obtenida para la región extracelular completa de una integrina, αvβ3, [1] muestra que la molécula se pliega en una forma de V invertida que potencialmente acerca los sitios de unión al ligando a la membrana celular. Quizás lo más importante es que la estructura cristalina también se obtuvo para la misma integrina unida a un ligando pequeño que contiene la secuencia RGD, el fármaco cilengitida. [9] Como se detalló anteriormente, esto finalmente reveló por qué los cationes divalentes (en los dominios A) son críticos para la unión del ligando RGD a las integrinas. Se cree que la interacción de tales secuencias con las integrinas es un interruptor principal mediante el cual la ECM ejerce sus efectos sobre el comportamiento celular.

La estructura plantea muchas preguntas, especialmente con respecto a la unión de ligandos y la transducción de señales. El sitio de unión del ligando se dirige hacia el C-terminal de la integrina, la región donde la molécula emerge de la membrana celular. Si emerge ortogonalmente de la membrana, el sitio de unión del ligando aparentemente estaría obstruido, especialmente porque los ligandos de integrina son típicamente componentes masivos y bien reticulados de la ECM. De hecho, se sabe poco sobre el ángulo en el que las proteínas de la membrana suben y el plano de la membrana, este es un problema difícil de abordar con las tecnologías disponibles. La suposición predeterminada es que emergen como pequeñas piruletas, pero la evidencia de esta dulce suposición es notable por su ausencia. La estructura de la integrina ha llamado la atención sobre este problema, que puede tener implicaciones generales sobre cómo funcionan las proteínas de membrana. Parece que las hélices transmembrana de la integrina están inclinadas (ver "Activación" más adelante), lo que sugiere que las cadenas extracelulares también pueden no ser ortogonales con respecto a la superficie de la membrana.

Aunque la estructura cristalina cambió sorprendentemente poco después de unirse a cilengitide, la hipótesis actual es que la función de la integrina implica cambios en la forma para mover el sitio de unión al ligando a una posición más accesible, lejos de la superficie celular, y este cambio de forma también desencadena la señalización intracelular. . Existe una amplia bibliografía sobre biología celular y bioquímica que respalda este punto de vista. Quizás la evidencia más convincente implica el uso de anticuerpos que solo reconocen las integrinas cuando se han unido a sus ligandos o están activadas. Como la "huella" que deja un anticuerpo en su objetivo de unión es aproximadamente un círculo de unos 3 nm de diámetro, la resolución de esta técnica es baja. No obstante, estos anticuerpos denominados LIBS (sitios de unión inducidos por ligando) muestran inequívocamente que se producen de forma rutinaria cambios drásticos en la forma de las integrinas. Sin embargo, aún se desconoce cómo se ven los cambios detectados con los anticuerpos en la estructura.

Activación Editar

Cuando se liberan en la membrana celular, se especula que los dímeros de integrina recién sintetizados se encontrarán en la misma conformación "doblada" revelada por los estudios estructurales descritos anteriormente. Una escuela de pensamiento afirma que esta forma doblada les impide interactuar con sus ligandos, aunque las formas dobladas pueden predominar en las estructuras EM de alta resolución de la integrina unida a un ligando ECM. Por lo tanto, al menos en los experimentos bioquímicos, los dímeros de integrina aparentemente no deben estar "sin doblar" para cebarlos y permitir su unión a la ECM. En las células, el cebado se logra mediante una proteína talina, que se une a la cola β del dímero de integrina y cambia su conformación. [10] [11] Las cadenas de integrinas α y β son proteínas transmembrana de clase I: atraviesan la membrana plasmática como hélices alfa transmembrana individuales. Desafortunadamente, las hélices son demasiado largas y estudios recientes sugieren que, para la integrina gpIIbIIIa, están inclinadas entre sí y con respecto al plano de la membrana. La unión de Talin altera el ángulo de inclinación de la hélice transmembrana de la cadena β3 en los sistemas modelo y esto puede reflejar una etapa en el proceso de señalización de adentro hacia afuera que prepara a las integrinas. [12] Además, las proteínas de talina son capaces de dimerizar [13] y, por lo tanto, se cree que intervienen en la agrupación de dímeros de integrina, lo que conduce a la formación de una adhesión focal. Recientemente, también se ha descubierto que las proteínas Kindlin-1 y Kindlin-2 interactúan con la integrina y la activan. [14]

Las integrinas tienen dos funciones principales, la unión de las células al ECM y la transducción de señales desde el ECM a las células. [15] También participan en una amplia gama de otras actividades biológicas, incluida la extravasación, la adhesión de célula a célula, la migración celular y como receptores de ciertos virus, como adenovirus, echovirus, hantavirus y fiebre aftosa. enfermedad, virus de la polio y otros virus.

Una función destacada de las integrinas se observa en la molécula GpIIb / IIIa, una integrina en la superficie de las plaquetas sanguíneas (trombocitos) responsable de la unión a la fibrina dentro de un coágulo sanguíneo en desarrollo. Esta molécula aumenta drásticamente su afinidad de unión por la fibrina / fibrinógeno a través de la asociación de plaquetas con colágenos expuestos en el sitio de la herida. Tras la asociación de plaquetas con colágeno, GPIIb / IIIa cambia de forma, lo que le permite unirse a la fibrina y otros componentes sanguíneos para formar la matriz del coágulo y detener la pérdida de sangre.

Adjunto de celda al ECM Edit

Las integrinas acoplan el ECM fuera de una célula con el citoesqueleto (en particular, los microfilamentos) dentro de la célula. El ligando de la ECM al que se puede unir la integrina se define mediante las subunidades α y β de las que está compuesta la integrina. Entre los ligandos de las integrinas se encuentran la fibronectina, la vitronectina, el colágeno y la laminina. La conexión entre la celda y el ECM puede ayudar a la celda a soportar las fuerzas de tracción sin ser arrancada del ECM. La capacidad de una célula para crear este tipo de vínculo también es de vital importancia en la ontogenia.

La unión celular al ECM es un requisito básico para construir un organismo multicelular. Las integrinas no son simplemente ganchos, sino que le dan a la célula señales críticas sobre la naturaleza de su entorno. Junto con las señales que surgen de los receptores de factores de crecimiento solubles como VEGF, EGF y muchos otros, imponen una decisión celular sobre qué acción biológica tomar, ya sea apego, movimiento, muerte o diferenciación. Por tanto, las integrinas se encuentran en el corazón de muchos procesos biológicos celulares. La unión de la célula tiene lugar mediante la formación de complejos de adhesión celular, que consisten en integrinas y muchas proteínas citoplasmáticas, como talina, vinculina, paxilina y alfa-actinina. Éstos actúan regulando quinasas tales como FAK (quinasa de adhesión focal) y miembros de la familia de quinasas Src para fosforilar sustratos tales como p130CAS, reclutando así adaptadores de señalización tales como CRK. Estos complejos de adhesión se adhieren al citoesqueleto de actina. Por tanto, las integrinas sirven para unir dos redes a través de la membrana plasmática: la ECM extracelular y el sistema filamentoso de actina intracelular. La integrina α6β4 es una excepción: se une al sistema de filamentos intermedios de queratina en las células epiteliales. [dieciséis]

Las adhesiones focales son grandes complejos moleculares, que se generan tras la interacción de las integrinas con ECM, y luego su agrupación. Es probable que los grupos proporcionen suficientes sitios de unión intracelular para permitir la formación de complejos de señalización estables en el lado citoplasmático de la membrana celular. Entonces, las adherencias focales contienen ligando de integrina, molécula de integrina y proteínas de placa asociadas. La unión es impulsada por cambios en la energía libre. [17] Como se dijo anteriormente, estos complejos conectan la matriz extracelular a los haces de actina. La tomografía crioelectrónica revela que la adhesión contiene partículas en la membrana celular con un diámetro de 25 +/- 5 nm y espaciadas a aproximadamente 45 nm. [18] El tratamiento con el inhibidor de Rho-quinasa Y-27632 reduce el tamaño de la partícula y es extremadamente mecanosensible. [19]

Una función importante de las integrinas en las células en cultivo de tejidos es su papel en la migración celular. Las células se adhieren a un sustrato a través de sus integrinas. Durante el movimiento, la celda hace nuevos aditamentos al sustrato en su frente y al mismo tiempo libera los de su parte trasera. Cuando se liberan del sustrato, las moléculas de integrina son devueltas a la célula por endocitosis y son transportadas a través de la célula a su frente por el ciclo endocítico, donde se vuelven a agregar a la superficie. De esta manera, se reciclan para su reutilización, lo que permite que la celda realice nuevos accesorios en su frente principal. [20] El ciclo de endocitosis de la integrina y el reciclaje de regreso a la superficie celular es importante también para las células que no migran y durante el desarrollo animal. [21]

Transducción de señal Editar

Las integrinas desempeñan un papel importante en la señalización celular al modular las vías de señalización celular de las proteínas quinasas transmembrana, como las tirosina quinasas receptoras (RTK). Si bien la interacción entre la integrina y las tirosina quinasas receptoras originalmente se pensó como unidireccional y de apoyo, estudios recientes indican que las integrinas tienen funciones adicionales y multifacéticas en la señalización celular. Las integrinas pueden regular la señalización del receptor tirosina quinasa reclutando adaptadores específicos a la membrana plasmática. Por ejemplo, la integrina β1c recluta Gab1 / Shp2 y presenta Shp2 a IGF1R, lo que da como resultado la desfosforilación del receptor. [22] En sentido inverso, cuando se activa un receptor tirosina quinasa, las integrinas se localizan conjuntamente en la adhesión focal con el receptor tirosina quinasa y sus moléculas de señalización asociadas.

El repertorio de integrinas expresadas en una célula particular puede especificar la vía de señalización debido a la afinidad de unión diferencial de los ligandos de ECM por las integrinas. La rigidez del tejido y la composición de la matriz pueden iniciar vías de señalización específicas que regulan el comportamiento celular. El agrupamiento y la activación de los complejos de integrinas / actina fortalecen la interacción de adhesión focal e inician el marco para la señalización celular a través del ensamblaje de adhesomas. [23]

Dependiendo del impacto regulador de la integrina sobre receptores específicos de tirosina quinasas, la célula puede experimentar:

El conocimiento de la relación entre las integrinas y el receptor de tirosina quinasa ha sentado las bases para nuevos enfoques para la terapia del cáncer. Específicamente, dirigirse a las integrinas asociadas con las RTK es un enfoque emergente para inhibir la angiogénesis. [25]

Las integrinas tienen una función importante en la neurorregeneración después de una lesión del sistema nervioso periférico (SNP). [26] Las integrinas están presentes en el cono de crecimiento de las neuronas del SNP dañadas y se unen a ligandos en la MEC para promover la regeneración de axones. No está claro si las integrinas pueden promover la regeneración de axones en el sistema nervioso central (SNC) del adulto. Hay dos obstáculos que impiden la regeneración mediada por integrinas en el SNC: 1) las integrinas no están localizadas en el axón de la mayoría de las neuronas adultas del SNC y 2) las integrinas se inactivan por moléculas en el tejido cicatricial después de una lesión. [26]

Los siguientes son 16 de los

24 integrinas encontradas en vertebrados:

Nombre Sinónimos Distribución Ligandos
α1β1 VLA-1 Muchos Colágenos, lamininas [27]
α2β1 VLA-2 Muchos Colágenos, lamininas [27]
α3β1 VLA-3 Muchos Laminina-5
α4β1 VLA-4 [27] Células hematopoyéticas Fibronectina, VCAM-1 [27]
α5β1 Receptor de fibronectina VLA-5 generalizado fibronectina [27] y proteinasas
α6β1 Receptor de laminina VLA-6 generalizado lamininas
α7β1 músculo, glioma lamininas
αLβ2 LFA-1 [27] Linfocitos T ICAM-1, ICAM-2 [27]
αMETROβ2 Mac-1, CR3 [27] Neutrófilos y monocitos Proteínas séricas, ICAM-1 [27]
αIIbβ3 Receptor de fibrinógeno gpIIbIIIa [28] Plaquetas [27] fibrinógeno, fibronectina [27]
αVβ1 tumores neurológicos fibrinógeno de vitronectina
αVβ3 receptor de vitronectina [29] células endoteliales activadas, melanoma, glioblastoma vitronectina, [29] fibronectina, fibrinógeno, osteopontina, Cyr61, tiroxina, [30] TETRAC
αVβ5 generalizado, esp. fibroblastos, células epiteliales vitronectina y adenovirus
αVβ6 epitelios proliferantes, esp. pulmón y glándula mamaria fibronectina TGFβ1 + 3
αVβ8 nervio periférico del tejido neural fibronectina TGFβ1 + 3
α6β4 Células epiteliales [27] Laminina [27]

Las integrinas beta-1 interactúan con muchas cadenas de integrinas alfa. Las eliminaciones genéticas de las integrinas en ratones no siempre son letales, lo que sugiere que durante el desarrollo embrionario, una integrina puede sustituir su función por otra para permitir la supervivencia. Algunas integrinas se encuentran en la superficie celular en un estado inactivo y pueden cebarse rápidamente o ponerse en un estado capaz de unirse a sus ligandos mediante citocinas. Las integrinas pueden asumir varias formas diferentes bien definidas o "estados conformacionales". Una vez cebado, el estado conformacional cambia para estimular la unión del ligando, que luego activa los receptores, también induciendo un cambio de forma, para desencadenar la transducción de señales de afuera hacia adentro.


Propiedades termodinámicas del leucotrieno A 4 inhibidores de hidrolasa

El leucotrieno A4 hidrolasa (LTA4H) es una enzima bifuncional, que contiene una actividad peptidasa y una hidrolasa, ambas actividades tienen funciones opuestas que regulan la respuesta inflamatoria. La actividad hidrolasa es responsable de la conversión del leucotrieno A4 al leucotrieno B proinflamatorio4y, por tanto, los inhibidores selectivos de la actividad hidrolasa son de gran interés farmacológico. Aquí presentamos la caracterización termodinámica de inhibidores estructuralmente distintos de la LTA4H que ocupan diferentes regiones del sitio de unión utilizando diferentes métodos biofísicos. Un método in silico para la determinación de moléculas de agua estabilizadas en el sitio de unión de la estructura de apo de LTA4H se utiliza para interpretar los datos termodinámicos medidos y proporciona información para el diseño de nuevos LTA4Inhibidores de H.

Palabras clave: Apo estructura LTA (4) H Ligando Unión Mapa de agua.


Desarrollo de inhibidores selectivos de unión estrecha de la hidrolasa del leucotrieno A4

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Estructuras cristalinas de alta resolución de dominios de unión de neurotoxina A3 y A4 de Clostridium botulinum

Las neurotoxinas de Clostridium botulinum (BoNT) causan la enfermedad potencialmente mortal, el botulismo. Sin embargo, si bien tienen el potencial de causar daños graves, se utilizan cada vez más para aplicaciones terapéuticas. Las BoNT comprenden siete serotipos distintos denominados BoNT / A a BoNT / G, siendo el subserotipo BoNT / A1 el más ampliamente caracterizado. Cada BoNT consta de tres dominios estructuralmente distintos, un dominio de unión (HC), un dominio de translocación (Hnorte) y un dominio proteolítico (LC). El hC El dominio es responsable de la focalización altamente específica de la neurotoxina en las membranas de las células neuronales. A continuación, presentamos dos estructuras de alta resolución del dominio de unión del subtipo BoNT / A3 (HC/ A3) y BoNT / A4 (HC/ A4) a una resolución de 1,6 Å y 1,34 Å, respectivamente. Las estructuras de ambas proteínas comparten un alto grado de similitud con otras BoNT H conocidasC dominios aunque contienen algunas diferencias sutiles, y son beneficiosos para la investigación de neurotoxinas terapéuticas con características novedosas.

Palabras clave: Estructura del dominio de unión. Neurotoxina botulínica. Subtipos de cristalografía de Clostridium botulinum.


& ltp> Esta sección proporciona información útil sobre la proteína, principalmente conocimientos biológicos. & ltp> & lta href = '/ help / function_section' target = '_ top'> Más. & lt / a> & lt / p> Función i

Funciona como un receptor de la superficie celular y realiza funciones fisiológicas en la superficie de las neuronas relevantes para el crecimiento de neuritas, la adhesión neuronal y la axonogénesis. La interacción entre las moléculas de APP en las células vecinas promueve la sinaptogénesis. Involucrado en la movilidad celular y la regulación de la transcripción a través de interacciones proteína-proteína (Por similitud).

Puede promover la activación de la transcripción a través de la unión a APBB1-KAT5 e inhibir la señalización de Notch a través de la interacción con Numb (por similitud).

Se acopla a vías inductoras de apoptosis como las mediadas por G (O) y JIP. Inhibe la actividad de la G (o) alfa ATPasa. Actúa como receptor de membrana de kinesina I, mediando el transporte axonal de beta-secretasa y presenilina 1 (por similitud).

Al actuar como un receptor de membrana de kinesina I, juega un papel en el transporte axonal anterógrado de carga hacia las sinapsis en los axones (por similitud).

Puede estar involucrado en la homeostasis del cobre / estrés oxidativo a través de la reducción de iones de cobre. Puede regular el crecimiento de neuritas mediante la unión a componentes de la matriz extracelular como la heparina y el colágeno I y IV (por similitud).

Las isoformas de corte y empalme que contienen el dominio BPTI poseen actividad inhibidora de proteasa. Induce una vía dependiente de AGER que implica la activación de p38 MAPK, lo que da como resultado la internalización del péptido beta-amiloide y conduce a una disfunción mitocondrial en la disfunción mitocondrial cultivada en neuronas corticales cultivadas. Proporciona iones Cu 2+ para GPC1 que son necesarios para la liberación de óxido nítrico (NO) y la posterior degradación de las cadenas de heparán sulfato en GPC1 (por similitud).

& # xd & ltp> Información seleccionada manualmente que se ha propagado a partir de una proteína relacionada caracterizada experimentalmente. & lt / p> & # xd & # xd & ltp> & lta href = "/ manual / evidences # ECO: 0000250"> Más. & lt / a> & lt / p> & # xd Aserción manual inferida de la similitud de secuencia con i

Los péptidos beta-amiloides son quelantes de metales lipofílicos con actividad reductora de metales. Se une a metales transitorios como cobre, zinc y hierro. Los péptidos beta-amiloide de rata y ratón se unen sólo a metales débilmente transitorios y tienen poca actividad reductora debido a las sustituciones de residuos quelantes de metales transitorios. La proteína 42 beta-amiloide puede activar fagocitos mononucleares en el cerebro y provoca respuestas inflamatorias. Promueve tanto la agregación de tau como la fosforilación mediada por TPK II. También se une a GPC1 en balsas lipídicas (por similitud).

Los Appicans provocan la adhesión de las células neurales a la matriz extracelular y pueden regular el crecimiento de neuritas en el cerebro.

Los péptidos gamma-CTF, así como los péptidos escindidos por caspasa, incluido el C31, son potentes potenciadores de la apoptosis neuronal.

N-APP se une a TNFRSF21 desencadenando la activación de la caspasa y la degeneración de los cuerpos celulares neuronales (a través de la caspasa-3) y los axones (a través de la caspasa-6).

Diverso

Aserción manual inferida de la similitud de secuencia ai

Sitios

Tecla de funciónPuesto (s)Descripción Acciones Vista graficaLargo
& ltp> Esta subsección de la sección & lta href = "http://www.uniprot.org/help/function%5Fsection"> Función & lt / a> indica en qué posición se une la proteína a un ión metálico dado. La naturaleza del metal se indica en el campo 'Descripción'. & Ltp> & lta href = '/ help / metal' target = '_ top'> Más. & lt / a> & lt / p> Encuadernación metálica i 147 Cu (2+) 1 anotación PROSITE-ProRule

& # xd & ltp> Información validada manualmente que ha sido generada por el sistema de anotación automática UniProtKB. & lt / p> & # xd & # xd & ltp> & lta href = "/ manual / evidences # ECO: 0000255"> Más. & lt / a> & lt / p> & # xd Aserción manual de acuerdo con las reglas i


Caracterización de H tipo 1 y tipo 1 norte-Epítopos de glicanos de acetillactosamina en cáncer de ovario reconocidos específicamente por el anticuerpo monoclonal anti-glicano mAb-A4

Los glucanos específicos del cáncer de ovario son epítopos prometedores para dirigirse a anticuerpos monoclonales (mAb). A pesar de su potencial, la caracterización estructural de estos epítopos de glicanos sigue siendo un desafío significativo en el desarrollo preclínico de mAb. Nuestro grupo generó el anticuerpo monoclonal mAb-A4 contra las células madre embrionarias humanas (hESC), que también se unió específicamente a norte-glicanos presentes en 11 de las 19 líneas celulares de cáncer de ovario (OC) y 8 de las 14 líneas celulares de cáncer de mama analizadas. Las líneas celulares y tejidos normales no se tiñeron con mAb-A4. Para caracterizar el norteepítopos de glucanos ligados en líneas celulares OC dirigidas por mAb-A4, utilizamos glucosidasas, micromatrices de glucanos, siRNA y espectrometría de masas de ionización / desorción láser asistida por matriz de alta sensibilidad avanzada (MALDI-MS). Se encontró que los epítopos de mAb-A4 eran Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcβ (H tipo 1) y Galβ1-3GlcNAcβ (LacNAc de tipo 1). Se encontró que estas estructuras estaban presentes en múltiples proteínas de hESC y OC. Importantly, endo-β-galactosidase coupled with MALDI-MS allowed these two epitopes, for the first time, to be directly identified on the polylactosamines of norte-glycans of SKOV3, IGROV1, OV90, and OVCA433. Furthermore, siRNA knockdown of B3GALT5 expression in SKOV3 demonstrated that mAb-A4 binding was dependent on B3GALT5, providing orthogonal evidence of the epitopes' structures. The recognition of oncofetal H type 1 and type 1 LacNAc on OC by mAb-A4 is a novel and promising way to target OC and supports the theory that cancer can acquire stem-like phenotypes. We propose that the orthogonal framework used in this work could be the basis for advancing anti-glycan mAb characterization.

Palabras clave: cancer biology cancer therapy embryonic stem cell glycobiology glycoconjugate glycomics mass spectrometry (MS) monoclonal antibody ovarian cancer small interfering RNA (siRNA).

© 2017 by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.

Declaracion de conflicto de interes

The authors declare that they have no conflicts of interest with the contents of this article


A4. The Binding Continuum - Biology

Instantánea de datos experimentales

  • Método: & nbspDIFRACCIÓN DE RAYOS X
  • Resolución: & nbsp3.00 Å
  • Sin valor R: & nbsp0.270 
  • Trabajo con valor R: & nbsp0.253 
  • Valor R observado: & nbsp0.255 

Validación de wwPDB& nbsp & nbspInforme 3D & nbspInforme completo

Human glutathione transferase A4-4 crystal structures and mutagenesis reveal the basis of high catalytic efficiency with toxic lipid peroxidation products

(1999) J Mol Biol 288: 427-439

  • PubMed: 10329152  Search on PubMed
  • DOI: & nbsp10.1006/jmbi.1999.2697
  • Cita principal de estructuras relacionadas: & nbsp
    1GUM, 1GUL
  • Resumen de PubMed: & nbsp

The oxidation of lipids and cell membranes generates cytotoxic compounds implicated in the etiology of aging, cancer, atherosclerosis, neurodegenerative diseases, and other illnesses. Glutathione transferase (GST) A4-4 is a key component in the defense against the products of this oxidative stress because, unlike other Alpha class GSTs, GST A4-4 shows high catalytic activity with lipid peroxidation products such as 4-hydroxynon-2-enal (HNE) .

The oxidation of lipids and cell membranes generates cytotoxic compounds implicated in the etiology of aging, cancer, atherosclerosis, neurodegenerative diseases, and other illnesses. Glutathione transferase (GST) A4-4 is a key component in the defense against the products of this oxidative stress because, unlike other Alpha class GSTs, GST A4-4 shows high catalytic activity with lipid peroxidation products such as 4-hydroxynon-2-enal (HNE). The crystal structure of human apo GST A4-4 unexpectedly possesses an ordered C-terminal alpha-helix, despite the absence of any ligand. The structure of human GST A4-4 in complex with the inhibitor S-(2-iodobenzyl) glutathione reveals key features of the electrophilic substrate-binding pocket which confer specificity toward HNE. Three structural modules form the binding site for electrophilic substrates and thereby govern substrate selectivity: the beta1-alpha1 loop, the end of the alpha4 helix, and the C-terminal alpha9 helix. A few residue changes in GST A4-4 result in alpha9 taking over a predominant role in ligand specificity from the N-terminal loop region important for GST A1-1. Thus, the C-terminal helix alpha9 in GST A4-4 provides pre-existing ligand complementarity rather than acting as a flexible cap as observed in other GST structures. Hydrophobic residues in the alpha9 helix, differing from those in the closely related GST A1-1, delineate a hydrophobic specificity canyon for the binding of lipid peroxidation products. The role of residue Tyr212 as a key catalytic residue, suggested by the crystal structure of the inhibitor complex, is confirmed by mutagenesis results. Tyr212 is positioned to interact with the aldehyde group of the substrate and polarize it for reaction. Tyr212 also coopts part of the binding cleft ordinarily formed by the N-terminal substrate recognition region in the homologous enzyme GST A1-1 to reveal an evolutionary swapping of function between different recognition elements. A structural model of catalysis is presented based on these results.

  • Human Glutathione Transferase A4-4: An Alpha Class Enzyme with High Catalytic Efficiency in the Conjugation of 4-Hydroxynonenal and Other Genotoxic Products of Lipid Peroxidation
    Hubatsch, I., Ridderstrom, M., Mannervik, B.
    (1998) Biochem J 330: 175

Department of Molecular Biology MB4, Skaggs Institute for Chemical Biology, The Scripps Research Institute, 10550 N. Torrey Pines Road, La Jolla, CA, 92037, USA.


<p>This section displays by default the canonical protein sequence and upon request all isoforms described in the entry. It also includes information pertinent to the sequence(s), including <a href="http://www.uniprot.org/help/sequence%5Flength">length</a> and <a href="http://www.uniprot.org/help/sequences">molecular weight</a>. The information is filed in different subsections. The current subsections and their content are listed below:<p><a href='/help/sequences_section' target='_top'>More. </a></p> Sequence s (6+) i

<p>This subsection of the <a href="http://www.uniprot.org/help/sequences%5Fsection">Sequence</a> section indicates if the <a href="http://www.uniprot.org/help/canonical%5Fand%5Fisoforms">canonical sequence</a> displayed by default in the entry is complete or not.<p><a href='/help/sequence_status' target='_top'>More. </a></p> Sequence status i : Complete.

This entry describes 6 <p>This subsection of the 'Sequence' section lists the alternative protein sequences (isoforms) that can be generated from the same gene by a single or by the combination of up to four biological events (alternative promoter usage, alternative splicing, alternative initiation and ribosomal frameshifting). Additionally, this section gives relevant information on each alternative protein isoform.<p><a href='/help/alternative_products' target='_top'>More. </a></p> isoforms i produced by alternative splicing . AlignAdd to basketAdded to basket

This entry has 6 described isoforms and 3 potential isoforms that are computationally mapped.Show allAlign All

This isoform has been chosen as the <div> <p><b>What is the canonical sequence?</b><p><a href='/help/canonical_and_isoforms' target='_top'>More. </a></p> canonical i sequence. All positional information in this entry refers to it. This is also the sequence that appears in the downloadable versions of the entry.

The sequence of this isoform differs from the canonical sequence as follows:
210-211: Missing.


Ver el vídeo: The concentration makes the binder - intuitive thinking about biochemical binding u0026 affinity (Febrero 2023).