| Περίληψη |
Οι μεμβρανικές και εκκρινόμενες πρωτεΐνες, συνιστούν ποσοστό μεγαλύτερο του 30% του συνόλου των πρωτεϊνών ενός οργανισμού. Στα βακτήρια μόνο, έχουν περιγραφεί περισσότερα από εφτά διακριτά εκκριτικά μονοπάτια. Από αυτά, μόνο το Sec-μονοπάτι είναι πανταχού παρόν και απαραίτητο για την κυτταρική βιωσιμότητα. Οι περισσότερες εκκριτικές πρωτεΐνες που προορίζονται για το περίπλασμα ή και την εξωτερική μεμβράνη του βακτηρίου διαπερνούν την εσωτερική μεμβράνη μέσω της Sec-μεταθετάσης. Η τελευταία, αποτελεί μια πολύπλοκη μοριακή μηχανή που μετατοπίζει σταδιακά τα πολυπεπτιδικά πολυμερή και τα προωθεί στον περιπλασματικό χώρο. Το βασικό πυρήνα της μεταθετάσης συνιστούν το SecYEG μεμβρανικό σύμπλοκο (κανάλι) και η πρωτεΐνη-κινητήρας του συστήματος, η ΑΤΡάση SecA. Το ακριβές σημείο πάνω στο μόριο της SecA όπου προσδένονται οι προπρωτεΐνες και το πώς η πρόσδεση αυτή συνεπάγεται διέγερση της ΑΤΡάσης του ενζύμου, αποτελούν ανοιχτά ερωτήματα. Στη διατριβή αυτή εστιάσαμε στο μοριακό χαρακτηρισμό της αλληλεπίδρασης SecA/ προπρωτεΐνης. Η SecA είναι μια ΡΝΑ ελικάση της δεύτερης υπεροικογένειας που προσαρμόστηκε να αναγνωρίζει και να καταλύει τη μετατόπιση πολυπεπτιδικών υποστρωμάτων. Αποτελείται από έναν DEAD κινητήρα που περιέχει και τα εννέα συντηρημένα μοτίβα των ομόλογων ελικασών που πλαισιώνουν το θήλακα πρόσδεσης νουκλεοτιδίου και επιπλέον αυτού δύο περιοχές ενζυμικής εξειδίκευσης. Εδώ, διαπιστώσαμε ότι η μία από αυτές είναι η περιοχή πρόσδεσης προπρωτεϊνης (PBD). Η περιοχή αυτή φύεται από το NBD τμήμα του DEAD κινητήρα μέσω ενός Μίσχου που δομείται από δύο αντιπαράλληλους β-κλώνους και περιέχει μια δεύτερη δίλοβη δομική περιοχή, το Βολβό. Με την ανάπτυξη ενός κατάλληλου SecA-εξαρτώμενου για τη μεμβρανική του τοποθέτηση υποστρώματος (pCH5EE), που σχηματίζει σταθερά σύμπλοκα με τη SecA στο διάλυμα, σε αντίθεση με τα παραδοσιακά υποστρώματα, καταφέραμε να αναγνωρίσουμε το διακριτό ρόλο των δύο υποπεριοχών του PBD ως προς την πρόσδεση προπρωτεΐνης. Έτσι , η περιοχή PBD αναγνωρίζει οδηγά πεπτίδια με το Μίσχο της και ώριμα τμήματα προπρωτεΐνης με το Βολβό. Η πρόσδεση της προπρωτεΐνης προκαλεί συγκεκριμένες αλλαγές στερεοδιάταξης στο PBP αλλά και στον DEAD κινητήρα που είναι απαραίτητες για τη συνέχεια της καταλυτικής αντίδρασης μετατόπισης. Για τη σύζευξη της πρόσδεσης υποστρώματος στο PBD και την αύξηση του ρυθμού υδρόλυσης μέσα στον κινητήρα (ΑΤΡάση Μετατόπισης), που απαιτείται για την κατάλυση της μετατόπισης προπρωτεΐνης, είναι απαραίτητο το μοτίβο ΙΙΙ το ρόλο του οποίου αναλύσαμε στη διατριβή αυτή. Το μοτίβο ΙΙΙ κείται σε στρατηγική θέση στον DEAD κινητήρα, σε εκτεθειμένη θηλειά που ενώνει τα δύο τμήματά του (NBD/IRA2) και οφείλει να είναι λειτουργικό για την απόκτηση των απαραίτητων αλλαγών στη στερεοδομή του DEAD κινητήρα που προκαλούνται από την πρόσδεση των υποκαταστατών μετατόπισης και που συνδέονατι άμεσα με την βέλτιστη κυκλοφορία του νουκλεοτιδίου που βρίσκεται υπό τον έλεγχο της προσδεδεμένης προπρωτεΐνης. Από τα αποτελέσματα της διατριβής αυτής είμαστε ένα βήμα πιο κοντά στην κατανόηση της μοριακής βάσης της SecA-εξαρτώμενης μετατόπισης πρωτεϊνών και μάρτυρες ενός εξαιρετικού παραδείγματος ενζυμικής προσαρμογής όπου δύο διαφορετικές φαινομενικά «χημείες» (πρόσδεση/αφελίκωση νουκλεϊκού οξέος και πρόσδεση/μετατόπιση πολυπεπτιδικών αλυσίδων) ακολουθούν παρόμοιους καταλυτικούς μηχανισμούς και χρησιμοποιούν τον ίδιο DEAD κινητήρα.
|
Μοριακή ανάλυση της αλληλεπίδρασης SecA / προπρωτεΐνης
