ジスルフィド結合切断によるタンパク質機能の翻訳後制御

本質的なタンパク質作用は、主に発現レベルと翻訳後の修正によって制御されます。翻訳後の修飾により、ゲノムよりも少なくとも2桁多様なプロテオームが生じます。翻訳後修飾には、アミノ酸側鎖の共有結合修飾、ペプチド結合の加水分解切断または異性化、およびジスルフィド結合の還元切断の3つの基本的なタイプがあります。このレビューでは、ジスルフィド結合の修飾に対処しています。タンパク質ジスルフィド結合は、構造的または機能的な役割のいずれかを実行し、触媒結合とアロステリック結合の2種類の機能的ジスルフィドがあります。アロステリックジスルフィド結合は、切断されたときに変化を引き起こすことにより、それらが存在する成熟タンパク質の機能を制御します。変化は、リガンド結合、基質加水分解、タンパク質分解、またはオリゴマー形成にあります。アロステリックジスルフィドは、酸化還元酵素またはチオール/ジスルフィド交換によって切断され、それらがリンクするジスルフィドの構成といくつかの再生機能を共有する二次構造が切断されます。これらの絆がバイオインフォマティクスと実験スクリーンを使用してどのように特定されているか、およびこの研究分野の将来が議論されていることについても説明します。

Protein action in nature is largely controlled by the level of expression and by post-translational modifications. Post-translational modifications result in a proteome that is at least two orders of magnitude more diverse than the genome. There are three basic types of post-translational modifications: covalent modification of an amino acid side chain, hydrolytic cleavage or isomerization of a peptide bond, and reductive cleavage of a disulfide bond. This review addresses the modification of disulfide bonds. Protein disulfide bonds perform either a structural or a functional role, and there are two types of functional disulfide: the catalytic and allosteric bonds. The allosteric disulfide bonds control the function of the mature protein in which they reside by triggering a change when they are cleaved. The change can be in ligand binding, substrate hydrolysis, proteolysis, or oligomer formation. The allosteric disulfides are cleaved by oxidoreductases or by thiol/disulfide exchange, and the configurations of the disulfides and the secondary structures that they link share some recurring features. How these bonds are being identified using bioinformatics and experimental screens and what the future holds for this field of research are also discussed.