ATPase tipo P - P-type ATPase

Cálcio ATPase , estado E2-Pi
Identificadores
Símbolo	E1-E2_ATPase
Pfam	PF00122
InterPro	IPR008250
PRÓSITO	PDOC00139
SCOP2	1su4 / SCOPe / SUPFAM
TCDB	3.A.3
Superfamília OPM	22
Proteína OPM	3b9b
Membranome	224
Estruturas de proteínas disponíveis: Pfam   estruturas / ECOD   PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDBsum resumo da estrutura

As ATPases do tipo P , também conhecidas como E ₁ -E ₂ ATPases , são um grande grupo de bombas de íons e lipídios evolutivamente relacionadas que são encontradas em bactérias , arquéias e eucariotos . ATPases do tipo P são transportadores primários de feixe α-helicoidal nomeados com base em sua capacidade de catalisar a auto- (ou auto-) fosforilação (portanto, P) de um resíduo de aspartato conservado dentro da bomba e sua fonte de energia, trifosfato de adenosina (ATP). Além disso, todos eles parecem se interconverter entre pelo menos duas conformações diferentes, denotadas por E ₁ e E ₂ . As ATPases do tipo P se enquadram na Superfamília ATPase do tipo P (P-ATPase) ( TC # 3.A.3 ) que, desde o início de 2016, inclui 20 famílias de proteínas diferentes.

A maioria dos membros desta superfamília de transportadores catalisa a captação e / ou efluxo de cátions, no entanto, uma subfamília, as flippases , ( TC # 3.A.3.8 ) está envolvida na inversão de fosfolipídios para manter a natureza assimétrica da biomembrana .

Em humanos, as ATPases do tipo P servem como base para os impulsos nervosos , relaxamento dos músculos, secreção e absorção nos rins , absorção de nutrientes no intestino e outros processos fisiológicos. Exemplos proeminentes de ATPases do tipo P são a bomba de sódio-potássio (Na ⁺ / K ⁺ -ATPase), a bomba de próton-potássio (H ⁺ / K ⁺ -ATPase), a bomba de cálcio (Ca ²⁺ -ATPase) e a bomba de prótons da membrana plasmática (H ⁺ -ATPase) de plantas e fungos.

Reação geral de transporte

A reação generalizada para ATPases do tipo P é:

nLigando ₁ (saída) + mLigando ₂ (entrada) + ATP → nLigando ₁ (entrada) + mLigando ₂ (saída) + ADP + P _i .

onde o ligante pode ser um íon metálico ou uma molécula de fosfolipídeo.

Descoberta

A primeira ATPase do tipo P descoberta foi a Na ⁺ / K ⁺ -ATPase , que o Prêmio Nobel Jens Christian Skou isolou em 1957. A Na ⁺ / K ⁺ -ATPase foi apenas o primeiro membro de uma grande família de proteínas ainda em crescimento ( veja o motivo Swiss-Prot Prosite PS00154 ).

Estrutura

As ATPases do tipo P têm uma única subunidade catalítica de 70 - 140 kDa. A subunidade catalítica hidrolisa ATP, contém o local de fosforilação de aspartil e os locais de ligação para o (s) ligante (s) transportado (s) e catalisa o transporte de íons. Várias subfamílias de ATPases do tipo P também precisam de subunidades adicionais para o funcionamento adequado. Subunidades adicionais que carecem de atividade catalítica estão presentes nos complexos ATPase de P1A, P2A, P2C e P4 ATPases. Por exemplo, a subunidade alfa catalítica de Na ⁺ / K ⁺ -ATPase consiste em duas subunidades adicionais, beta e gama, envolvidas no tráfego, dobramento e regulação dessas bombas. A primeira ATPase do tipo P a ser cristalizada foi SERCA1a , um retículo plasmático sarco (endo) Ca ²⁺ -ATPase de músculo de contração rápida de coelho adulto . É geralmente reconhecido que a estrutura de SERCA1a é representativa para a superfamília de ATPases do tipo P.

A subunidade catalítica das ATPases do tipo P é composta por uma seção citoplasmática e uma seção transmembrana com locais de ligação para o (s) ligante (s) transportado (s). A seção citoplasmática consiste em três domínios citoplasmáticos, designados os domínios P, N e A, contendo mais da metade da massa da proteína.

Seção de membrana

A seção transmembrana ( domínio M ) normalmente tem dez hélices transmembrana (M1-M10), com os locais de ligação para o (s) ligante (s) transportado (s) localizado próximo ao ponto médio da bicamada. Embora a maioria das subfamílias tenha 10 hélices transmembrana, há algumas exceções notáveis. Prevê-se que as P1A ATPases tenham 7, e a grande subfamília de bombas de metal pesado (P1B) tem 8 hélices transmembrana. As P5 ATPases parecem ter um total de 12 hélices transmembrana.

Comum para todas as ATPases do tipo P é um núcleo de 6 segmentos transmembrana (também chamado de 'domínio de transporte (T)'; M1-M6 em SERCA), que abriga os locais de ligação para o (s) ligante (s) translocado (s). O (s) ligante (s) entram por meio de um meio-canal no local de ligação e saem do outro lado da membrana por meio de outro meio-canal.

Variando entre ATPase tipo P está o número adicional de segmentos transmembranares (também chamados de "domínio de suporte (S)", que entre as subfamílias varia de 2 a 6. Segmentos transmembranares extras provavelmente fornecem suporte estrutural para o domínio T e podem também têm funções especializadas.

Domínio de fosforilação (P)

O domínio P contém o resíduo de ácido aspártico canônico fosforilado (em um motivo DKTGT conservado; o 'D' é a abreviatura de uma letra do aminoácido aspartato) durante o ciclo de reação. É composto por duas partes amplamente separadas em sequência. Estas duas partes são montadas em uma folha β paralela de sete cordões com oito hélices a associadas curtas, formando uma dobra de Rossmann .

O padrão de dobramento e as localizações dos aminoácidos críticos para fosforilação em ATPases do tipo P têm a característica dobra de haloácido desalogenase da superfamília haloácido desalogenase (HAD) , conforme previsto pela homologia de sequência. A superfamília HAD funciona no tema comum da formação de um éster de aspartato por um mecanismo de reação S _N 2 . Esta reação S _N 2 é claramente observada na estrutura resolvida de SERCA com ADP mais AlF ₄ ^- .

Domínio de ligação de nucleotídeo (N)

O domínio N serve como uma proteína quinase embutida que funciona para fosforilar o domínio P. O domínio N é inserido entre os dois segmentos do domínio P e é formado por uma folha β antiparalela de sete fitas entre dois feixes de hélice. Este domínio contém a bolsa de ligação de ATP, apontando para o solvente próximo ao domínio P.

Domínio do atuador (A)

O domínio A serve como uma proteína fosfatase embutida que funciona para desfosforilar o domínio P fosforilado. O domínio A é o menor dos três domínios citoplasmáticos. Consiste em uma estrutura de rolo de gel distorcida e duas hélices curtas. É o domínio atuador que modula a oclusão do (s) ligante (s) transportado (s) nos locais de ligação transmembrana e é pivô na transposição da energia da hidrólise de ATP nos domínios citoplasmáticos para o transporte vetorial de cátions no domínio transmembrana. O domínio A desfosforila o domínio P como parte do ciclo de reação usando um motivo TGES altamente conservado localizado em uma extremidade do rolo de gel.

Domínio regulatório (R)

Alguns membros da família ATPase de tipo P têm domínios regulatórios (R) adicionais fundidos à bomba. As bombas P1B de metal pesado podem ter vários domínios de ligação de metal pesado N- e C-terminal que foram encontrados para estar envolvidos na regulação. As P2B Ca ²⁺ ATPases possuem domínios autoinbitórios em suas regiões amino-terminais (plantas) ou carboxi-terminais (animais), que contêm sítios de ligação para calmodulina , que, na presença de Ca ²⁺ , ativa P2B ATPases neutralizando o terminal limitação. As bombas de prótons da membrana plasmática P3A têm um domínio regulatório C-terminal que, quando não fosforilado, inibe o bombeamento.

Mecanismo

Todas as ATPases do tipo P usam a energia derivada do ATP para conduzir o transporte. Eles formam um intermediário de aspartil-fosfoanidrido de alta energia no ciclo de reação e se interconvertem entre pelo menos duas conformações diferentes, denotadas por E ₁ e E ₂ . A notação E ₁ -E ₂ deriva dos estudos iniciais sobre esta família de enzimas feitas na Na ⁺ / K ⁺ -ATPase, onde a forma de sódio e a forma de potássio são referidas como E ₁ e E ₂ , respectivamente, no "Esquema pós-Albers". O esquema E ₁ -E ₂ provou funcionar, mas existem mais de dois estados conformacionais principais. A notação E ₁ -E ₂ destaca a seletividade da enzima . Em E ₁ , a bomba possui alta afinidade para o substrato exportado e baixa afinidade para o substrato importado. Em E ₂ , possui baixa afinidade pelo substrato exportado e alta afinidade pelo substrato importado. Quatro estados enzimáticos principais formam os pilares do ciclo de reação. Vários intermediários de reação adicionais ocorrem interpostos. Estes são denominados E ₁ ~ P, E ₂ P, E ₂ -P * e E ₁ / E ₂ .

A hidrólise do ATP ocorre na antena citoplasmática na interface entre o domínio N e P. Dois sítios de íons Mg fazem parte do sítio ativo. A hidrólise de ATP é fortemente acoplada à translocação do (s) ligante (s) transportado (s) através da membrana, a mais de 40 Å de distância, pelo domínio A.

Classificação

Uma análise filogenética de 159 sequências feita em 1998 por Axelsen e Palmgren sugeriu que as ATPases do tipo P podem ser divididas em cinco subfamílias (tipos; designadas como P1-P5), com base estritamente em um kernel de sequência conservado, excluindo o terminal N e C altamente variável regiões. Chan et al. (2010) também analisaram ATPases do tipo P em todos os principais filos procarióticos para os quais estavam disponíveis dados de sequência do genoma completo e compararam os resultados com aqueles para ATPases do tipo P eucarióticos. A análise filogenética agrupou as proteínas independentemente do organismo do qual são isoladas e mostrou que a diversificação da família ATPase do tipo P ocorreu antes da separação de eubactérias , arquéias e eucariotos . Isso sublinha a importância desta família de proteínas para a sobrevivência celular em condições de estresse.

P1 ATPases

P1 ATPases (ou ATPases Tipo I) consiste nas ATPases de transição / metais pesados. ATPases topológicas do tipo I (metal pesado) do tipo P predominam em procariotos (aproximadamente dez vezes).

P1A ATPases (bombas de potássio)

As P1A ATPases (ou Tipo IA) estão envolvidas na importação de K ⁺ ( TC # 3.A.3.7 ). São ATPases atípicas do tipo P porque, ao contrário de outras ATPases do tipo P, funcionam como parte de um complexo heterotetramérico (denominado KdpFABC ), onde o transporte real de K ⁺ é mediado por outro subcomponente do complexo.

P1B ATPases (bombas de metal pesado)

P1B ATPases (ou ATPases Tipo IB) estão envolvidas no transporte dos ácidos de Lewis moles : Cu ⁺ , Ag ⁺ , Cu ²⁺ , Zn ²⁺ , Cd ²⁺ , Pb ²⁺ e Co ²⁺ (TC # s 3.A .3.5 e 3.A.3.6 ). Eles são elementos-chave para a resistência e homeostase do metal em uma ampla gama de organismos.

A ligação do metal aos locais de ligação do metal transmembrana (TM-MBS) em Cu ⁺ -ATPases é necessária para a fosforilação da enzima e transporte subsequente. No entanto, Cu ⁺ não acessa Cu ⁺ -ATPases em uma forma livre ( hidratada ), mas está ligado a uma proteína chaperona . A entrega de Cu ⁺ por Archaeoglobus fulgidus Cu ⁺ -chaperona, CopZ (ver TC # 3.A.3.5.7 ), para a correspondente Cu ⁺ -ATPase, CopA ( TC # 3.A.3.5.30 ), foi estudado. CopZ interagiu com e entregou o metal ao (s) domínio (s) de ligação de metal N-terminal do CopA (MBDs). Os MBDs carregados com Cu ⁺ , agindo como doadores de metal, foram incapazes de ativar o CopA ou um CopA truncado sem MBDs. Por outro lado, o CopZ carregado com Cu ⁺ ativou os construtos CopA ATPase e CopA nos quais os MBDs foram tornados incapazes de se ligar ao Cu ⁺ . Além disso, em condições de não renovação, o CopZ transferiu Cu ⁺ para o TM-MBS de um CopA sem MBDs. Assim, os MBDs podem servir a uma função reguladora sem participar diretamente no transporte de metal, e a chaperona entrega Cu ⁺ diretamente aos locais de transporte transmembrana de Cu ⁺ -ATPases. Wu et al. (2008) determinaram as estruturas de dois construtos da bomba de Cu (CopA) de Archaeoglobus fulgidus por microscopia crioeletrônica de cristais tubulares, que revelou a arquitetura geral e a organização do domínio da molécula. Eles localizaram seu MBD N-terminal dentro dos domínios citoplasmáticos que usam a hidrólise de ATP para conduzir o ciclo de transporte e construíram um modelo pseudoatômico ajustando estruturas cristalográficas existentes nos mapas de microscopia crioeletrônica para CopA. Os resultados também sugeriram um papel regulador dependente de Cu para o MBD.

No Archaeoglobus fulgidus CopA ( TC # 3.A.3.5.7 ), resíduos invariantes nas hélices 6, 7 e 8 formam dois sítios de ligação de metal transmembrana (TM-MBSs). Estes ligam Cu ⁺ com alta afinidade em uma geometria planar trigonal. O Cu ⁺ chaperone citoplasmático CopZ transfere o metal diretamente para os TM-MBSs; no entanto, o carregamento de ambos os TM-MBSs requer a ligação de nucleotídeos à enzima. De acordo com o mecanismo de transporte clássico das ATPases do tipo P, a ocupação de ambos os locais transmembranares pelo Cu ⁺ citoplasmático é um requisito para a fosforilação da enzima e subsequente transporte para o meio periplasmático ou extracelular. Estudos de transporte mostraram que a maioria das Cu ⁺ -ATPases conduzem o efluxo citoplasmático de Cu ⁺ , embora com taxas de transporte bastante diferentes em sintonia com seus vários papéis fisiológicos. As bombas de efluxo de Cu ⁺ arquetípicas responsáveis ​​pela tolerância ao Cu ⁺ , como a Escherichia coli CopA, têm taxas de turnover dez vezes maiores do que aquelas envolvidas na montagem da cuproproteína (ou funções alternativas). Isso explica a incapacidade do último grupo de contribuir significativamente para o efluxo de metal necessário para a sobrevivência em ambientes com alto teor de cobre. Detalhes estruturais e mecanísticos da função ATPase do tipo P de transporte de cobre foram descritos.

P2 ATPases

P2 ATPases (ou ATPases Tipo II) são divididas em quatro grupos. ATPases topológicas do tipo II (específicas para Na ⁺ , K ⁺ , H ⁺ Ca ²⁺ , Mg ²⁺ e fosfolipídios) predominam em eucariotos (aproximadamente duas vezes).

P2A ATPases (bombas de cálcio)

P2A ATPases (ou ATPases Tipo IIA) são Ca ²⁺ ATPases que transportam Ca ²⁺ . P2A ATPases são divididos em dois grupos. Os membros do primeiro grupo são chamados sarco / retículo endoplasmático Ca ²⁺ -ATPases (também conhecido como SERCA). Estas bombas têm dois Ca ²⁺ locais de ligação de iões e muitas vezes são regulados por inibidores proteínas acessórias que apresentam um único trans-membrana que mede segmento (por exemplo fosfolambam e sarcolipin . Na célula, eles estão localizados no sarcoplasmático ou endoplasmático retículo. SERCA1a é um tipo Bomba IIA. O segundo grupo de P2A ATPases é chamado de Ca ²⁺ -ATPases da via secretória (também conhecido como SPCA). Essas bombas têm um único local de ligação do íon Ca ²⁺ e estão localizadas em vesículas secretoras (animais) ou na membrana vacuolar (fungos). (TC # 3.A.3.2)

As estruturas cristalinas das bombas de cálcio acionadas por ATP do retículo endoplasmático / Sarcoplasimc podem ser encontradas no RCSB.

SERCA1a é composta por uma seção citoplasmática e uma seção transmembrana com dois sítios de ligação de Ca ²⁺ . A seção citoplasmática consiste em três domínios citoplasmáticos, designados os domínios P, N e A, contendo mais da metade da massa da proteína. A seção transmembrana tem dez hélices transmembrana (M1-M10), com os dois sítios de ligação de Ca ²⁺ localizados próximo ao ponto médio da bicamada. Os locais de ligação são formados por cadeias laterais e carbonilas de base de M4, M5, M6 e M8. M4 é desenrolado nesta região devido a uma prolina conservada (P308). Este desenrolamento de M4 é reconhecido como uma característica estrutural chave das ATPases do tipo P.

As estruturas estão disponíveis para ambos os estados E ₁ e E ₂ da Ca ²⁺ ATPase, mostrando que a ligação de Ca ²⁺ induz mudanças importantes em todos os três domínios citoplasmáticos em relação uns aos outros.

No caso de SERCA1a , a energia do ATP é usada para transportar 2 íons de Ca ²⁺ do lado citoplasmático para o lúmen do retículo sarcoplasmático e para transportar de 1 a 3 prótons para o citoplasma . Começando no estado E ₁ / E ₂ , o ciclo de reação começa quando a enzima libera 1-3 prótons dos resíduos de ligação de cátions, em troca de íons Ca ²⁺ citoplasmáticos . Isso leva à montagem do local de fosforilação entre o domínio N ligado ao ATP e o domínio P, enquanto o domínio A direciona a oclusão do Ca ²⁺ ligado . Nesse estado ocluído, os íons Ca ²⁺ são enterrados em um ambiente proteico sem acesso a nenhum dos lados da membrana. O estado Ca ₂ E ₁ ~ P é formado por meio de uma reação de quinase, onde o domínio P torna-se fosforilado, produzindo ADP. A clivagem da ligação β-fosfodiéster libera o gama-fosfato do ADP e libera o domínio N do domínio P.

Isso então permite que o domínio A gire em direção ao local de fosforilação, fazendo uma associação firme com os domínios P ​​e N. Este movimento do domínio A exerce um impulso para baixo em M3-M4 e um arrasto em M1-M2, forçando a bomba a abrir no lado luminal e formando o estado E ₂ P. Durante esta transição, os resíduos de ligação de Ca ²⁺ transmembrana são forçados a se separar, destruindo o sítio de ligação de alta afinidade. Isso está de acordo com o modelo geral de translocação de substrato, mostrando que a energia no transporte primário não é usada para ligar o substrato, mas para liberá-lo novamente dos contra-íons enterrados. Ao mesmo tempo, o domínio N fica exposto ao citosol, pronto para a troca de ATP no local de ligação do nucleotídeo.

À medida que o Ca ^{2+ se} dissocia para o lado luminal, os locais de ligação do cátion são neutralizados pela ligação do próton, o que torna favorável o fechamento dos segmentos transmembrana. Este fechamento é acoplado a uma rotação para baixo do domínio A e um movimento do domínio P, que então leva ao estado E ₂ -P * ocluído. Enquanto isso, o domínio N troca ADP por ATP.

O domínio P é desfosforilado pelo domínio A, e o ciclo se completa quando o fosfato é liberado da enzima, estimulado pelo ATP recém-ligado, enquanto uma via citoplasmática se abre para trocar os prótons por dois novos íons Ca ²⁺ .

Xu et al. propuseram como a ligação de Ca ²⁺ induz mudanças conformacionais em TMS 4 e 5 no domínio da membrana (M) que, por sua vez, induzem a rotação do domínio de fosforilação (P). Os domínios de ligação de nucleotídeos (N) e folha β (β) são altamente móveis, com N flexivelmente ligado a P e β flexivelmente ligado a M. Modelagem da H ⁺ ATPase fúngica , com base nas estruturas da bomba de Ca ²⁺ , sugeriu uma rotação de 70º comparável de N em relação a P para entregar ATP ao local de fosforilação.

Um relatório sugere que este retículo sarcoplasmático (SR) Ca ²⁺ ATPase é homodimérico.

Estruturas cristalinas mostraram que a alça TGES conservada da Ca ²⁺ -ATPase é isolada no estado Ca ₂ E _1, mas se torna inserida no sítio catalítico nos estados E ₂ . Anthonisen et al. (2006) caracterizou a cinética das etapas de reação parcial do ciclo de transporte e a ligação dos análogos de fosforila BeF, AlF, MgF e vanadato em mutantes com alterações nos resíduos conservados da alça TGES. Os dados fornecem evidências funcionais que apoiam um papel do Glu ¹⁸³ na ativação da molécula de água envolvida na desfosforilação E ₂ P → E ₂ e sugerem uma participação direta das cadeias laterais do loop TGES no controle e facilitação da inserção do loop no sítio catalítico. As interações do loop TGES, além disso, parecem facilitar seu desligamento do sítio catalítico durante a transição E ₂ → Ca ₂ E ₁ .

As estruturas de cristal de ATPase de cálcio estão disponíveis no RCSB e incluem: PDB : 4AQR , 2L1W , 2M7E , 2M73 , entre outros.

P2B ATPases (bombas de cálcio)

P2B (ou ATPases Tipo IIB) são Ca ²⁺ ATPases que transportam Ca ²⁺ . Essas bombas têm um único local de ligação ao íon Ca ²⁺ e são reguladas pela ligação da calmodulina aos domínios autoinibitórios embutidos situados no terminal carboxi (animais) ou no terminal amino (plantas) da proteína da bomba. Na célula, eles estão situados na membrana plasmática (animais e plantas) e nas membranas internas (plantas). A membrana plasmática Ca ²⁺ -ATPase (também referida como PMCA) de animais é uma P2B ATPase ( TC # 3.A.3.2 )

P2C ATPases (bombas de sódio / potássio e prótons / potássio)

P2C ATPases (ou Tipo IIC) incluem as estreitamente relacionadas Na ⁺ / K ⁺ e H ⁺ / K ⁺ ATPases de células animais. ( TC # 3.A.3.1 )

A estrutura cristalina de raios-X com resolução de 3,5 Å da Na ⁺ / K ⁺ -ATPase renal de porco foi determinada com dois íons de rubídio ligados em um estado ocluído na parte transmembrana da subunidade α. Vários dos resíduos que formam a cavidade para a oclusão de rubídio / potássio na Na ⁺ / K ⁺ -ATPase são homólogos aos que se ligam ao cálcio na Ca ²⁺ -ATPase do retículo plasmático sarco (endo). O terminal carboxi da subunidade α está contido dentro de uma bolsa entre as hélices transmembrana e parece ser um novo elemento regulador que controla a afinidade do sódio, possivelmente influenciado pelo potencial da membrana .

As estruturas de cristal estão disponíveis em RCSB e incluem: PDB : 4RES , 4RET , 3WGU , 3WGV , entre outros.

P2D ATPases (bombas de sódio)

P2D ATPases (ou Tipo IID) incluem um pequeno número de ATPases exportadoras de Na ⁺ (e K ⁺ ) encontradas em fungos e musgos. ( Transportadores de K ^{+ de} fungo ; TC # 3.A.3.9 )

P3 ATPases

P3 ATPases (ou ATPases Tipo III) são divididas em dois grupos.

P3A ATPases (bombas de prótons)

As P3A ATPases (ou Tipo IIIA) contêm as H ⁺ -ATPases da membrana plasmática de procariotos, protistas, plantas e fungos.

A membrana plasmática H ⁺ -ATPase é mais bem caracterizada em plantas e leveduras. Ele mantém o nível de pH intracelular e potencial transmembrana . Dez hélices transmembrana e três domínios citoplasmáticos definem a unidade funcional de transporte de prótons acoplados a ATP através da membrana plasmática, e a estrutura é bloqueada em um estado funcional não observado anteriormente em ATPases do tipo P. O domínio transmembrana revela uma grande cavidade, que provavelmente será preenchida com água, localizada próximo ao meio do plano da membrana, onde é revestida por resíduos hidrofílicos e carregados conservados. O transporte de prótons contra um alto potencial de membrana é facilmente explicado por este arranjo estrutural.

P3B ATPases (bombas de magnésio)

P3B ATPases (ou Tipo IIIB) são presumidas Mg ²⁺ -ATPases encontradas em eubactérias e plantas. Transportadores de fungos H ⁺ ( TC # 3.A.3.3 ) e Mg ²⁺ ( TC # 3.A.3.4 )

P4 ATPases (fosfolipídios flippases)

P4 ATPases (ou ATPases Tipo IV) são flippases envolvidas no transporte de fosfolipídios , como fosfatidilserina , fosfatidilcolina e fosfatidiletanolamina .

P5 ATPases

P5 ATPases (ou ATPases Tipo V) têm especificidade desconhecida. Este grande grupo é encontrado apenas em eucariotos e é dividido em dois grupos.

P5A ATPases

As P5A ATPases (ou Tipo VA) estão envolvidas na regulação da homeostase no retículo endoplasmático .

P5B ATPases

P5B ATPases (ou Tipo VB) são encontradas na membrana lisossomal de animais. As mutações nessas bombas estão ligadas a uma variedade de doenças neurológicas.

Classificação filogenética adicional

Além das subfamílias de ATPases do tipo P listadas acima, várias famílias procarióticas de função desconhecida foram identificadas. O Transporter Classification Database fornece uma lista representativa dos membros da superfamília P-ATPase, que desde o início de 2016 consistia em 20 famílias. Os membros da superfamília P-ATPase são encontrados em bactérias , arquéias e eucariotos . O agrupamento na árvore filogenética está geralmente de acordo com a especificidade do (s) íon (s) transportado (s).

Nos eucariotos, eles estão presentes nas membranas plasmáticas ou nas membranas reticulares endoplasmáticas . Em procariotos, eles estão localizados nas membranas citoplasmáticas.

ATPases do tipo P de 26 espécies eucarióticas foram analisadas posteriormente.

Chan et al., (2010) conduziram uma análise equivalente, mas mais extensa, da superfamília ATPase do tipo P em procariontes e os comparou com aqueles de eucariotos. Enquanto algumas famílias são representadas em ambos os tipos de organismos, outras são encontradas apenas em um do outro tipo. As funções primárias das ATPases procarióticas do tipo P parecem ser a proteção contra as condições de estresse ambiental. Apenas cerca de metade das famílias de ATPase do tipo P são funcionalmente caracterizadas.

Transferência horizontal de genes

Muitas famílias de ATPase de tipo P são encontradas exclusivamente em procariotos (por exemplo, ATPases de captação de K ^{+ do} tipo Kdp (tipo III) e todas as famílias de ATPase de tipo P funcionalmente não caracterizadas de procarióticas (FUPA)), enquanto outras são restritas a eucariotos (por exemplo, flippases de fosfolipídios e todas as 13 famílias FUPA eucarióticas). A transferência horizontal de genes ocorreu com frequência entre bactérias e arquéias, que têm distribuições semelhantes dessas enzimas , mas raramente entre a maioria dos reinos eucarióticos e ainda mais raramente entre eucariotos e procariotos. Em alguns filos bacterianos (por exemplo , Bacteroidetes , Flavobacteria e Fusobacteria ), o ganho e a perda do gene ATPase, bem como a transferência horizontal, ocorreram raramente, em contraste com a maioria dos outros filos bacterianos. Algumas famílias (isto é, ATPases do tipo Kdp) sofreram muito menos transferência horizontal de genes do que outras famílias procarióticas, possivelmente devido às suas características de multissubunidades. Os motivos funcionais são mais bem conservados entre as linhas familiares do que entre as linhas do organismo, e esses motivos podem ser específicos da família, facilitando as previsões funcionais. Em alguns casos, os eventos de fusão gênica criaram ATPases do tipo P covalentemente ligadas a enzimas catalíticas regulatórias. Em uma família (FUPA Família 24), um gene ATPase tipo I (N-terminal) é fundido a um gene ATPase tipo II (C-terminal) com retenção de função apenas para o último. A minimização do genoma levou à perda preferencial dos genes da ATPase do tipo P. Chan et al. (2010) sugeriram que em procariotos e em alguns eucariotos unicelulares, a função primária das ATPases do tipo P é a proteção contra condições extremas de estresse ambiental. A classificação de ATPases do tipo P de função desconhecida em famílias filogenéticas fornece guias para futuros estudos de biologia molecular.

Genes humanos

Os genes humanos que codificam ATPases tipo P ou proteínas semelhantes a ATPase tipo P incluem:

• P1B: Cu ⁺⁺ ATPase: ATP7A , ATP7B
• P2A: SERCA Ca ²⁺ ATPase : ATP2A1 , ATP2A2 , ATP2A3
• P2A: via secretora Ca ²⁺ -ATPase : ATP2C1 , ATP2C2
• P2B: Ca ²⁺ ATPase : ATP2B1 , ATP2B2 , ATP2B3 , ATP2B4
• P2C: Na ⁺ / K ⁺ ATPase : ATP1A1 , ATP1A2 , ATP1A3 , ATP1A4 , ATP1B1 , ATP1B2 , ATP1B3 , ATP1B4
• P2C: H ⁺ / K ⁺ ATPase, gástrica: ATP4A ;
• P2C: H ⁺ / K ⁺ ATPase, não gástrico: ATP12A
• P4: Flippase : ATP8A1 , ATP8B1 , ATP8B2 , ATP8B3 , ATP8B4 , ATP9A , ATP9B , ATP10A , ATP10B , ATP10D , ATP11A , ATP11B , ATP11C
• P5: ATP13A1 , ATP13A2 , ATP13A3 , ATP13A4 , ATP13A5

Veja também

• H ⁺ / K ⁺ -ATPase
• Na ⁺ / K ⁺ -ATPase
• Membrana plasmática H ⁺ -ATPase
• Sarco / retículo endoplasmático Ca ²⁺ -ATPase

Referências