Кооперативность и Аллостерический Контроль действия ABC-ATPаз и Rad50cd
Сравнение ATP-свободного и ATP-связанного Rad50cd обнаруживает ATP- индуцируемое вращение Сегмента II относительно Сегмента I ( Рис 4E ), которое может объяснить характерный кооперативный и аллостерический контроль действия ABC-ATPаз ( Gadsby и Nairn, 1999 ; Holland и Blight, 1999 ; Jones и George, 1999 ). Основное передвижение альфаF приводит к смещению мотива узнавания на 9 А и обеспечивает необходимое отклонение для осуществления ассоциации димера и связывания ATP. Поскольку, вероятно, обе молекулы ATP подлежат гидролизу до АДФ и фосфата для обеспечения диссоциации димера и замены АДФ на ATP, структура димера Rad50 предполагает наличие основы для наблюдаемой кооперативности гидролиза ATP посредством NBD или ABC-переносчиков ( Loo и Clarke, 1995 ; Davidson и Sharma, 1997 ; Liu и др., 1999 ). Следует также отметить, что каждая из D-петель (при димеризации) связывается с одним ионом активного центра Mg2+ (посредством взаимодеиствия мотива Уолкера B с гидратированным ионом Mg2+) и представляет атакующую молекулу воды в другом активном центре (через Tyr-827 главной цепи; Рис 5B ) Поскольку лишь три остатка отделяют сегмент Уолкера B от Tyr-827, D- петли, вероятно, связывают гидролиз ATP в одном Rad50cd димера с гидролизом ATP в другом Rad50cd ( Nikaido и Ames, 1999 ). Gln-140 координирует действия Mg2+ и молекулы воды и расположен в пределах предположительно связывающей ДНК петли желобка вблизи основания суперспирали (или петли, содержащей CFTR F508). Таким образом, Gln-140 связывает гидролиз ATP с аллостерическими сигналами ( Рис 5B ).
Модуляция гидролиза ATP одним Rad50cd, ассоциированного с другим Rad50cd, функционально аналогична аллостерической активации малых G-белков G-активатором белков ( GAP ) ( Sprang, 1997 ; Tesmer и др., 1997 ; Gamblin и Smerdon, 1998 ; Scheffzeck и др., 1998 ). В димере Rad50cd один из Rad50cd связывается с другим Rad50cd в положении, аналогичном связыванию rhoGAP с RhoA ( Rittinger и др., 1997 ). Переключающая петля I RhoA связывается с гамма-фосфатом GTP и ионом активного центра Mg2+, аналогично тому, как это происходит с мотивом узнавания Rad50cd (связывание гамма-фосфата) и Q-петлей (связывание иона Mg2+), предполагая, что с мотивом узнавания связаны превращение энергии и необходимые для функционирования структурные изменения. Переключатель RhoA II представляет атакующую молекулу воды, сопоставимую с D-петлями димера Rad50cd. Наконец, rhoGAP простирает аргинин боковой цепи до активного центра, связывающего GTP-фосфатазы в переходном состоянии ( Rittinger и др., 1997 ; Zhang и др., 1999 ). В димере Rad50cd положение, соответствующее этому остатку аргинина rhoGAP занято мотивом узнавания, а положительный заряд обеспечивается, вероятно, диполем спирали альфаF ( Hol, 1985 ). Будучи сопоставленными, эти результаты выявляют функциональные аналогии между ABC-ATPазами и малыми G-белками ( Рис 6 ).
