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dominio PAS

Un dominio Per-Arnt-Sim ( PAS ) es un dominio proteico presente en todos los reinos de la vida. [ 2 ] Generalmente, el dominio PAS actúa como un sensor molecular, mediante el cu...

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Un dominio Per-Arnt-Sim ( PAS ) es un dominio proteico presente en todos los reinos de la vida. [ 2 ] Generalmente, el dominio PAS actúa como un sensor molecular, mediante el cual pequeñas moléculas y otras proteínas se asocian a través de la unión al dominio PAS. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Debido a esta capacidad de detección, se ha demostrado que el dominio PAS es el motivo estructural clave involucrado en las interacciones proteína-proteína del reloj circadiano , y también es un motivo común en las proteínas de señalización, donde funciona como un sensor de señalización. [ 6 ] [ 7 ]

Descubrimiento

Los dominios PAS se encuentran en un gran número de organismos, desde bacterias hasta mamíferos. El dominio PAS recibió su nombre de las tres proteínas en las que se descubrió por primera vez: [ 4 ]

Desde el descubrimiento inicial del dominio PAS, se ha descubierto una gran cantidad de sitios de unión del dominio PAS en bacterias y eucariotas. Un subconjunto denominado proteínas PAS LOV responde al oxígeno, la luz y el voltaje. [ 8 ]

Estructura

Aunque el dominio PAS presenta cierto grado de variabilidad de secuencia, la estructura tridimensional del núcleo del dominio PAS está ampliamente conservada. [ 2 ] Este núcleo consta de una lámina β antiparalela de cinco hebras y varias hélices α. Los cambios estructurales, como resultado de la señalización, se originan predominantemente dentro de la lámina β . Estas señales se propagan a través de las hélices α del núcleo hasta el dominio efector unido covalentemente. [ 4 ] En 1998, la arquitectura del núcleo del dominio PAS se caracterizó por primera vez en la estructura de la proteína amarilla fotoactiva (PYP) de Halorhodospira halophila . [ 2 ] En muchas proteínas, se requiere un dímero de dominios PAS, donde uno se une a un ligando y el otro media las interacciones con otras proteínas. [ 5 ]

Ejemplos de PAS en organismos

Los dominios PAS conocidos comparten menos del 20 % de identidad de secuencia promedio entre pares , lo que significa que son sorprendentemente disímiles. [ 2 ] Los dominios PAS se encuentran frecuentemente en proteínas con otros mecanismos de detección ambiental. Además, muchos dominios PAS están unidos a células fotorreceptoras. [ 9 ]

bacterias

A menudo, en el reino bacteriano, los dominios PAS se ubican en el extremo amino de proteínas de señalización como las histidina quinasas sensoras , las sintetizadoras e hidrolasas de c-di-GMP y las proteínas de quimiotaxis que aceptan metilo . [ 2 ]

Neurospora

En presencia de luz, White Collar-1 (WC-1) y White Collar-2 (WC-2) se dimerizan mediante la mediación de los dominios PAS, lo que activa la traducción de FRQ . [ 10 ]

Drosophila

En presencia de luz, CLK y CYC se unen mediante un dominio PAS, activando la traducción de PER, que luego se asocia a Tim a través del dominio PAS de PER. Los siguientes genes contienen dominios de unión PAS: PER, Tim, CLK y CYC.

Arabidopsis

Se encuentra un dominio PAS en los genes ZTL y NPH1. Estos dominios son muy similares al dominio PAS que se encuentra en la proteína WC-1 asociada al ritmo circadiano de Neurospora . [ 11 ]

Mamíferos

El reloj circadiano que se conoce actualmente en mamíferos comienza cuando la luz activa BMAL1 y CLK , que se unen mediante sus dominios PAS. Este complejo activador regula Per1, Per2 y Per3, genes que poseen dominios PAS para unirse a los criptocromos 1 y 2 ( familia CRY 1,2 ). Los siguientes genes de mamíferos contienen dominios de unión PAS: Per1, Per2, Per3, Cry1, Cry2, Bmal, Clk y Pasd1.

Otras funciones del PAS en mamíferos

En los mamíferos, ambos dominios PAS desempeñan funciones importantes. PAS A es responsable de las interacciones proteína-proteína con otras proteínas del dominio PAS, mientras que PAS B tiene una función más versátil. Media las interacciones con chaperoninas y otras moléculas pequeñas como la dioxina , pero los dominios PAS B en NPAS2 , un homólogo del gen clk de Drosophila, y el factor inducible por hipoxia (HIF) también ayudan a mediar la unión de ligandos . [ 9 ] Además, se ha demostrado que los dominios PAS que contienen la proteína NPAS2 son un sustituto del gen Clock en ratones mutantes que carecen por completo de dicho gen. [ 12 ]

El dominio PAS también interactúa directamente con BHLH . Generalmente se encuentra en el extremo C-terminal de la proteína BHLH. Las proteínas BHLH que contienen dominios PAS forman una proteína BHLH-Pas, que normalmente se encuentra y está codificada en HIF, y que requiere tanto el dominio PAS como el dominio BHLH y el gen Clock. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]

dominio GAF

Estos dominios de unión a cGMP se encuentran en diversas proteínas fototransductoras de eucariotas y eubacterias . Están presentes en fitocromos de plantas y cianobacterias, fosfodiesterasas (PDE) estimuladas por cGMP de vertebrados e invertebrados y algunas eubacterias no fotosintéticas. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]

Dominio de caché

Estos dominios de señalización extracelular son homólogos a los dominios PAS, pero distintos. [ 19 ] Son comunes a las subunidades de los canales de calcio (Ca 2+ ) animales y a ciertos receptores de quimiotaxis procariotas , y desempeñan un papel en el reconocimiento de moléculas pequeñas en diversas especies, lo que sugiere un mecanismo conservado de unión de ligandos. [ 20 ] A diferencia de los dominios intracelulares PAS y GAF, presentan una larga hélice alfa N-terminal adicional . [ 19 ]

Otros dominios de sensores

Dominio Hpt

También conocidos como dominios de fosfotransferencia de histidina y fosfotransferasas de histidina, estos dominios son dominios proteicos involucrados en la forma de "fosforelevo" de los sistemas reguladores de dos componentes . [ 17 ]

dominio HAMP

El dominio HAMP (presente en las histidina quinasas , las adenilato ciclasas , las proteínas metil-aceptoras y las fosfatasas ) [ 21 ] es una región alfa-helicoidal de aproximadamente 50 aminoácidos que forma una hélice enrollada dimérica de cuatro hélices . [ 22 ]

Referencias

  1. ↑ PDB : 1y28 ​;Dunham CM, Dioum EM, Tuckerman JR, Gonzalez G, Scott WG, Gilles-Gonzalez MA (julio de 2003). "Una arginina distal en los dominios hemo-PAS sensibles al oxígeno es esencial para la unión del ligando, la transducción de señales y la estructura" . Biochemistry . 42 ( 25): 7701–8 . doi : 10.1021/bi0343370 . PMID 12820879. S2CID 14090693 .  
  2. 1 2 3 4 5 Henry JT, Crosson S (1 de enero de 2011). "Dominios PAS de unión a ligandos en un contexto genómico, celular y estructural" . Annual Review of Microbiology . 65 : 261–286 . doi : 10.1146/annurev-micro-121809-151631 . PMC 3298442. PMID 21663441 .  
  3. ↑ Liu YC, Machuca MA, Beckham SA, Gunzburg MJ, Roujeinikova A (octubre de 2015). "Base estructural para el reconocimiento de aminoácidos y la señalización transmembrana por dominios sensoriales de quimiorreceptores Per-Arnt-Sim en tándem (PAS en tándem)". Acta Crystallographica. Sección D, Cristalografía biológica . 71 (Pt 10): 2127–2136 . Bibcode : 2015AcCrD..71.2127L . doi : 10.1107/S139900471501384X . PMID 26457436 . 
  4. 1 2 3 Möglich A, Ayers RA, Moffat K (octubre de 2009). "Estructura y mecanismo de señalización de los dominios Per -ARNT-Sim" . Structure . 17 (10): 1282– 1294. doi : 10.1016/j.str.2009.08.011 . PMC 3092527. PMID 19836329 .  
  5. 1 2 Hennig S, Strauss HM, Vanselow K, Yildiz O, Schulze S, Arens J, et al. (abril de 2009). " Análisis estructurales y funcionales de las interacciones del dominio PAS de las proteínas del reloj Drosophila PERIOD y mouse PERIOD2" . PLOS Biology . 7 (4) e94. doi : 10.1371/journal.pbio.1000094 . PMC 2671562. PMID 19402751 .   
  6. ↑ Ponting CP, Aravind L (noviembre de 1997). "PAS: una familia de dominios multifuncionales sale a la luz" . Current Biology . 7 (11): R674– R677. Bibcode : 1997CBio....7R.674P . doi : 10.1016/ S0960-9822 (06)00352-6 . PMID 9382818. S2CID 14105830 .  
  7. ↑ Hefti MH, Françoijs KJ, de Vries SC, Dixon R, Vervoort J (marzo de 2004). "El pliegue PAS. Una redefinición del dominio PAS basada en la predicción estructural" . European Journal of Biochemistry . 271 (6): 1198– 1208. Bibcode : 2004EJBio.271.1198H . doi : 10.1111/j.1432-1033.2004.04023.x . PMID 15009198 . 
  8. ↑ Rosato E, Tauber E, Kyriacou CP (junio de 2006). "Genética molecular del reloj circadiano de la mosca de la fruta" . European Journal of Human Genetics . 14 (6): 729– 738. doi : 10.1038/sj.ejhg.5201547 . PMID 16721409 . 
  9. 1 2 McIntosh BE, Hogenesch JB, Bradfield CA (2010). "Proteínas Per-Arnt-Sim de mamíferos en la adaptación ambiental". Annual Review of Physiology . 72 (1): 625– 645. Bibcode : 2010ARPhy..72..625M . doi : 10.1146/annurev-physiol-021909-135922 . PMID 20148691 . 
  10. ↑ Harmer SL, Panda S, Kay SA (28 de noviembre de 2003). "Bases moleculares de los ritmos circadianos". Annual Review of Cell and Developmental Biology . 17 : 215–253 . doi : 10.1146/annurev.cellbio.17.1.215 . PMID 11687489 . 
  11. ↑ Somers DE, Schultz TF, Milnamow M, Kay SA (abril de 2000). "ZEITLUPE codifica una nueva proteína PAS asociada al reloj circadiano de Arabidopsis" . Cell . 101 ( 3): 319–329 . doi : 10.1016/S0092-8674(00)80841-7 . PMID 10847686. S2CID 3013788 .  
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  13. ↑ Jones S (1 de enero de 2004). " Una visión general de las proteínas hélice-bucle-hélice básicas" . Genome Biology . 5 (6): 226. doi : 10.1186/gb-2004-5-6-226 . PMC 463060. PMID 15186484 .  
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  15. ↑ Wang GL, Jiang BH, Rue EA, Semenza GL (junio de 1995). "El factor 1 inducible por hipoxia es un heterodímero PAS básico hélice-bucle-hélice regulado por la tensión celular de O2" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 92 (12): 5510– 5514. Bibcode : 1995PNAS...92.5510W . doi : 10.1073 / pnas.92.12.5510 . PMC 41725. PMID 7539918 .  
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