什么是假酶,为什么?

伪酶领域的最新研究在本月初在利物浦举行的世界上首次在利物浦举行的伪酶会议进行了介绍,其在讨论的主题中的运作和发展方式。

有合理地声称是世界上第一次伪酶会议最近在利物浦举行的会议专注于研究一组看起来像酶但不像酶的蛋白质。

假酶定义为与活性酶结构相似但由于对临界氨基酸的突变而缺乏催化活性的蛋白质。它们是催化惰性的,但仍具有功能。Hesso Farhan在他的演讲中很好地总结了伪酶如何保留信号功能。首先,它们可以在需要的地方锚定其他蛋白质。其次,它们可以通过例如变构效应来调节其他信号通路组件的功能。第三,他们可以与主动旁系同源物竞争底物,但未能催化底物,从而降低了该过程的效率。第四,他们可以将单独的信号途径成员链接在一起作为脚手架。

假酶功能
假酶功能。Reiterer等人2014年,细胞生物学的趋势。版权所有©2014 Elsevier Ltd.保留所有权利。

会议提供了这些功能中每个功能的极好例子。Hesso Farhan展示了假酶如何具有底物竞争力的机制,例如Styx参与FBXW7以及两者在乳腺癌中的关系。

在调节不对称细胞分裂中,能够一次执行这些功能的假酶的一个例子花椰菜新月形,由塞思·柴尔德斯的工作在Divl上,在此过程的调节中,均锚定CCKA并将其与磷酸化的Divk联系起来。

假酶调节活性酶的方式,Elton Zeqiraj具有很好的例子:与去泛素化酶具有结构相似性的无活性假酶kiaa0157,其“超二聚体”与去泛素化酶BRCC45形成,从而变构,从而使其细胞质质含量去偶联酶活性。

“僵尸”酶为活动酶的研究提供信息,以及如何找到它们!

杰拉德·曼宁(Gerard Manning)和黑索·法汉(Hesso Farhan)不同意假性酶是最好的描述为“死”蛋白(法汉)还是“僵尸”蛋白(曼宁)。然而,两者都清楚地表明,尽管它们的生命力不同,但他们的研究已被证明是对活性酶的研究启发的。

假酶:最能描述为“死”蛋白或“僵尸”蛋白?

Manning’s talk on pseudokinases and pseudophosphatases, entitled ‘how not to phosphorylate a substrate and then not dephosphorylate it’, focused on using sequences and information on structural folds to predict activity of potential enzymes/pseudoenzymes, and using these structures to cast light on functions of pseudoenzymes shared with catalytically active enzymes. This came with a caveat that was later repeated by Nicholas Tonks: be wary of relying on sequence-based predictions alone, in that 14/24 pseudophosphatases were predicted to have no activity on this basis, but 4 have since been shown experimentally to have some.

Tonks的演讲是确定哪些蛋白质确实是假酶的几种方法之一。罗萨娜·扎鲁(Rossanna ZaruUniprotkb数据库来协助研究人员,而Krysztof Pawlowski从序列中挖掘新假酶的挖掘工作则提供了两个新的挑战:新型假性酶进行研究,并请求解决更多结构以帮助解决这一过程的解决方案!

监管旁系同源物

从会议中出现的假酶函数的一个共同特征是,不活跃的假酶能够调节基因重复产生的活性旁系同源物。古斯塔沃·阿法多(Gustavo Afandor)关于他所谓的“ prozymes”的故事详细介绍了这种发生的分子机制脱氧蛋白酶合酶的两个旁系同源,它们本身都没有重大的活动,但只有一个死亡。两者都是调节锥虫中多胺合成所必需的。

这特别有趣,因为这些生物没有调节mRNA产生,翻译或稳定性的机制,因此似乎已经进化出一种假酶/prozyme依赖性调节机制!

珍妮特·桑顿(Dame Janet Thornton)夫人谈到了酶变化,功能的收益和损失以及此类旁系同源物的创造的机制Funtree分类假酶的管道。

纳塔莉·朱拉(Natalie Jura催化受损的HER3成员,以及我们无法透露的未发表数据诱惑!

Michael Ginger’s work on the mitochondrial histidine phosphatases, where a similar pseudoenzyme-enzyme interaction between two proteins was found by genome mining, raised interesting questions about the evolution of these enzymes and the functional relevance of their interaction: is it involved in mitochondrial signaling or a metabolic pathway?

酶,伪酶和“伪伪酶”

许多发言人声称自己的谈话是在实际上具有酶促活性的酶的,因为他们的谈话是不合适的,甚至是欺诈性的。但是,所有这些都是巨大的贡献。为了插入短语,这些“伪伪酶”安装在会议框架中:因为它们是错误分类的假酶,它们在功能上保持功能相关(如果较低,酶促活性);或尽管具有活性酶,但具有假酶功能和机制。

尼古拉斯·托克斯(Nicholas Tonks)展示了证据表明,预测的假磷酸酶PTPN23,其伪酶功能在癌症中已通过Arnim停顿讨论了,活性酶。对于所有试图根据序列做出函数假设的人来说,这是一个警示性的故事:通常灭活突变不一定排除函数。PTPN23的丧失通过增加SRC磷酸化和激活来促进乳腺癌的肿瘤生长和侵袭,在酶中表现出至少存在一些磷酸酶活性。

PTPN23:警示性故事通常是灭活的突变,不一定排除功能

林肯·波特(Lincoln Potter)在Guanylyl环化酶的激酶同源性结构域中显示了类似的情况。这些蛋白质是血压治疗的重要靶标,具有复杂性,并且仅部分理解了调节,但是通过查看这些结构域的激活,他表明了该预测的无活性激酶结构域需要磷酸化的残基对自磷酸酯。他们的最新作品展示了这种优雅的机制的进一步细节,在这些机制中,这些磷酸盐在激酶域上创建了特殊带电的斑块,这些磷酸盐结构域将鸟类环酶同二聚体的相对侧与盐桥相互附加,以调节这种信号通路。

会议的真正欺诈行为是杰出的演讲者苏珊·泰勒(Susan Taylor)和保罗爵士(Sir Paul Nurse),对PKA调节和所涉及的分子机制和CDK进行了关键的谈判。这些酶没有任何伪造 - 但两个谈话是一个令人着迷的例证,说明了每个人的研究如何告知彼此,以推动我们对复杂的蜂窝信号网络的理解。

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