Dominio PAS
Dominio proteico

Pliegue PAS
Estructura cristalográfica del dominio PAS de la proteína sensora de oxígeno bacteriana fixL. [1] La proteína se representa como una caricatura de colores del arco iris ( extremo N = azul, extremo C = rojo) mientras que el ligando hemo se muestra como barras (carbono = blanco, nitrógeno = azul, oxígeno = rojo, hierro = naranja).
Identificadores
SímboloPAS
PfamPF00989
Clan PfamCL0183
ECOD223.1.1
InterprofesionalIPR013767
ELEGANTEPAS
PROSITIOPDOC50112
SCOP22phy / ALCANCE / SUPFAM
Diligenciamiento de conflictoscd00130
Estructuras de proteínas disponibles:
Pfam  estructuras / ECOD  
APPDB RCSB; PDBj
PDBsumaResumen de la estructura
AP1byw ​, 1d06 ​, 1d7e ​, 1dp6 ​, 1dp8 ​, 1dp9 ​, 1drm ​, 1ew0 ​, 1f98 ​, 1f9i ​, 1gsv ​, 1gsw ​, 1gsx ​, 1kou ​, 1ll8 ​, 1lsv ​, 1lsw ​, 1lsx ​, 1lt0 ​, 1mzu ​, 1nwz ​, 1odv ​, 1ot6 ​, 1ot9 ​, 1ota ​, 1otb ​, 1otd ​, 1ote ​, 1oti ​, 1s1y ​, 1s1z ​, 1s4r ​, 1s4s ​, 1s66 ​, 1s67 ​, 1t18 ​, 1t19 ​, 1t1a , 1t1b , 1t1c , 1ts0 , 1ts6 , 1ts7 , 1ts8 , 1ugu , 1uwn , 1uwp , 1v9y , 1v9z , 1vb6 , 1wa9 , 1xfn , 1xfq , 1xj2 , 1xj3 , 1xj4 , 1xj6 , 1y28 , 2d01 , 2d02 , 2phy , 2pyp , 2pyr , 3phy , 3pyp

Un dominio Per-Arnt-Sim ( PAS ) es un dominio proteico que se encuentra 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 del 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 que se encuentra en las proteínas de señalización, donde funciona como un sensor de señalización. [6] [7]

Descubrimiento

Los dominios PAS se encuentran en una gran cantidad de organismos, desde bacterias hasta mamíferos. El dominio PAS recibió su nombre de las tres proteínas en las que se descubrió por primera vez: [8]

Desde el descubrimiento inicial del dominio PAS, se han descubierto una gran cantidad de sitios de unión del dominio PAS en bacterias y eucariotas. Un subconjunto llamado proteínas PAS LOV responde al oxígeno, la luz y el voltaje. [9]

Estructura

Aunque el dominio PAS exhibe un grado de variabilidad de secuencia, la estructura tridimensional del núcleo del dominio PAS está ampliamente conservada. [10] Este núcleo consta de una lámina β antiparalela de cinco cadenas 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. [11] 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 . [10] En muchas proteínas, se requiere un dímero de dominios PAS, por lo que 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 por pares , lo que significa que son sorprendentemente diferentes. [10] Los dominios PAS se encuentran con frecuencia en proteínas con otros mecanismos de detección ambiental. Además, muchos dominios PAS están unidos a células fotorreceptoras. [12]

Bacteria

A menudo, en el reino bacteriano, los dominios PAS se ubican en el extremo amino de las proteínas de señalización, como las histidina quinasas sensoras , las síntesis y las hidrolasas de di-GMP cíclico y las proteínas de quimiotaxis que aceptan metilo . [10]

Neurospora

En presencia de luz, White Collar-1 (WC-1) y White Collar-2 (WC-2) se dimerizan a través de la mediación de los dominios PAS, lo que activa la traducción de FRQ . [13]

Drosophila

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

Arabidopsis

En los genes ZTL y NPH1 se encuentra un dominio PAS, muy similar al dominio PAS que se encuentra en la proteína asociada al ciclo circadiano WC-1 de Neurospora . [14]

Mamíferos

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

Otras funciones del PAS en mamíferos

En los mamíferos, ambos dominios PAS desempeñan papeles importantes. El PAS A es responsable de las interacciones proteína-proteína con otras proteínas del dominio PAS, mientras que el PAS B tiene un papel 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 del ligando . [12] Además, se ha demostrado que los dominios PAS que contienen la proteína NPAS2 son un sustituto del gen Clock en ratones mutantes que carecen completamente del gen Clock. [15]

El dominio PAS también interactúa directamente con BHLH . Normalmente se encuentra en el extremo C de la proteína BHLH. Los dominios PAS que contienen proteínas BHLH forman una proteína BHLH-Pas, que normalmente se encuentra y codifica en HIF, que requiere tanto el dominio PAS como el dominio BHLH y el gen Clock. [16] [17] [18]

Dominio GAF

Dominio GAF
Identificadores
SímboloGran Bretaña
Clan PfamCL0161
ECOD223.1.1

Estos dominios de unión a cGMP se encuentran en diversas proteínas fototransductoras en eucariotas y eubacterias . Están presentes en fitocromos de plantas y cianobacterias, fosfodiesterasas estimuladas por cGMP (PDE) de vertebrados e invertebrados y algunas eubacterias no fotosintéticas. [19] [20] [21]

Dominio de caché

Dominio de caché
Identificadores
SímboloCache
Clan PfamCL0165
ECOD223.1.1

Estos dominios de señalización extracelular son homólogos a los dominios PAS pero distintos. [22] Son comunes a las subunidades del canal de calcio (Ca2+) animal y ciertos receptores de quimiotaxis procariotas y desempeñan un papel en el reconocimiento de moléculas pequeñas en varias especies, lo que sugiere un mecanismo conservado de unión de ligandos. [23] A diferencia de los dominios intracelulares PAS y GAF, muestran una hélice alfa N-terminal extra larga . [22]

Otros dominios de sensores

Dominio hpt

Dominio hpt
Identificadores
SímboloHPT-1
PfamPF01627
ECOD601.3.1
InterprofesionalIPR036641
Estructuras de proteínas disponibles:
Pfam  estructuras / ECOD  
APPDB RCSB; PDBj
PDBsumaResumen de la estructura

También conocidos como dominios de fosfotransferencia de histidina y fosfotransferasas de histidina, estos dominios son dominios proteicos involucrados en la forma de "relé de fósforo" de los sistemas reguladores de dos componentes . [20]

Dominio HAMP

HAMP
Identificadores
SímboloHAMP
PfamPF00672
Clan PfamCL0681
ECOD4168.1.1
InterprofesionalIPR003660
Estructuras de proteínas disponibles:
Pfam  estructuras / ECOD  
APPDB RCSB; PDBj
PDBsumaResumen de la estructura

El dominio HAMP (presente en las histidina quinasas , adenilato ciclasas , proteínas aceptoras de metilo y fosfatasas ) [24] es una región alfa-helicoidal de aproximadamente 50 aminoácidos que forma una espiral enrollada de cuatro hélices dimérica . [25]

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". Bioquímica . 42 (25): 7701–8. doi :10.1021/bi0343370. PMID  12820879. S2CID  14090693.
  2. ^ Henry JT, Crosson S (1 de enero de 2011). "Dominios PAS de unión a ligando en un contexto genómico, celular y estructural". Revisión anual de microbiología . 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 (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. ^ 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. 
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  8. ^ 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. 
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  10. ^ abcd Henry JT, Crosson S (1 de enero de 2011). "Dominios PAS de unión a ligando en un contexto genómico, celular y estructural". Revisión anual de microbiología . 65 : 261–286. doi :10.1146/annurev-micro-121809-151631. PMC 3298442 . PMID  21663441. 
  11. ^ 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. 
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