Proteína fosfatase 1 - Protein phosphatase 1

O PP1 desempenha um papel instrumental no metabolismo do glicogênio por meio de sua responsabilidade pela interconversão entre a fosforilase a e b.

A proteína fosfatase 1 ( PP1 ) pertence a uma certa classe de fosfatases conhecida como proteína serina / treonina fosfatases . Este tipo de fosfatase inclui proteínas fosfatases dependentes de metais (PPMs) e fosfatases à base de aspartato . O PP1 foi considerado importante no controle do metabolismo do glicogênio , contração muscular , progressão celular, atividades neuronais, splicing de RNA , mitose , divisão celular, apoptose , síntese protéica e regulação de receptores e canais de membrana.

Estrutura

Cada enzima PP1 contém uma subunidade catalítica e pelo menos uma subunidade reguladora . A subunidade catalítica consiste em uma proteína de domínio único de 30 kD que pode formar complexos com outras subunidades regulatórias. A subunidade catalítica é altamente conservada entre todos os eucariotos , sugerindo um mecanismo catalítico comum. A subunidade catalítica pode formar complexos com várias subunidades regulatórias. Essas subunidades regulatórias desempenham um papel importante na especificidade do substrato, bem como na compartimentação . Algumas subunidades regulatórias comuns incluem GM (PPP1R3A) e GL (PPP1R3B), que recebem o nome de suas localizações de ação dentro do corpo (músculo e fígado, respectivamente). Enquanto a levedura S. cerevisiae codifica apenas uma subunidade catalítica, os mamíferos têm quatro isoenzimas codificadas por três genes, cada um atraindo um conjunto diferente de subunidades regulatórias.

Os dados estruturais cristalográficos de raios-X estão disponíveis para a subunidade catalítica PP1. A subunidade catalítica de PP1 forma uma dobra α / β com uma sanduíche β central disposta entre dois domínios em hélice α. A interação das três folhas β do sanduíche β cria um canal para a atividade catalítica, pois é o local de coordenação dos íons metálicos. Esses íons metálicos foram identificados como Mn e Fe e sua coordenação é fornecida por três histidinas, dois ácidos aspártico e uma asparagina.

O mecanismo PP1 envolve o uso de um íon di-metálico e ativação de água.

Mecanismo

O mecanismo envolve dois íons metálicos que se ligam e ativam a água, o que inicia um ataque nucleofílico ao átomo de fósforo.

Regulamento

A regulação desses diferentes processos é realizada por distintas holoenzimas PP1 que facilitam a complexação da subunidade catalítica PP1 a várias subunidades regulatórias.

Os inibidores potenciais incluem uma variedade de toxinas de ocorrência natural, incluindo ácido okadaico, um veneno diarrético de marisco, forte promotor de tumor e microcistina . A microcistina é uma toxina hepática produzida por algas azul-esverdeadas e contém uma estrutura heptapeptídica cíclica que interage com três regiões distintas da superfície da subunidade catalítica do PP1. A estrutura de MCLR não muda quando complexado com PP1, mas a subunidade catalítica de PP1 muda para evitar efeitos estéricos de Tyr 276 de PP1 e cadeia lateral de Mdha de MCLR.

O ácido cantárídico também é um inibidor de PP1.

Função biológica

O PP1 desempenha um papel crucial na regulação dos níveis de glicose no sangue no fígado e no metabolismo do glicogênio. PP1 é importante para a regulação recíproca do metabolismo do glicogênio, garantindo a regulação oposta da degradação do glicogênio e da síntese de glicogênio. A fosforilase a atua como um sensor de glicose nas células do fígado. Quando os níveis de glicose estão baixos, a fosforilase a em seu estado R ativo tem PP1 fortemente ligado. Esta ligação à fosforilase a impede qualquer atividade de fosfatase de PP1 e mantém o glicogênio fosforilase em sua configuração fosforilada ativa. Portanto, a fosforilase a acelera a degradação do glicogênio até que os níveis adequados de glicose sejam alcançados. Quando as concentrações de glicose ficam muito altas, a fosforilase a é convertida em seu estado T inativo. Ao deslocar a fosforilase a para o seu estado T, o PP1 se dissocia do complexo. Essa dissociação ativa a glicogênio sintase e converte a fosforilase a em fosforilase b . A fosforilase b não se liga a PP1, permitindo que a PP1 permaneça ativada.

Quando os músculos do corpo sinalizam para a necessidade de degradação do glicogênio e aumento da concentração de glicose, o PP1 será regulado de acordo. A proteína quinase A pode reduzir a atividade da PP1. A região de ligação do glicogênio, GM, torna-se fosforilada, o que causa sua dissociação da unidade catalítica PP1. Esta separação da unidade PP1 catalítica, glicogênio e outros substratos causa uma diminuição significativa na desfosforilação. Além disso, quando outros substratos tornam-se fosforilados pela proteína quinase A, eles podem se ligar à subunidade catalítica de PP1 e inibi-la diretamente. No final, a fosforilase é mantida em sua forma ativa e a glicogênio sintase em sua forma inativa.

Relevância da doença

Na doença de Alzheimer, a hiperfosforilação da proteína associada aos microtúbulos inibe a montagem dos microtúbulos nos neurônios. Pesquisadores do Instituto do Estado de Nova York para Pesquisa Básica em Deficiências de Desenvolvimento mostraram que há atividade da fosfatase tipo 1 significativamente mais baixa em matéria cinza e branca em cérebros com doença de Alzheimer. Isso sugere que as fosfatases disfuncionais desempenham um papel na doença de Alzheimer.

Regulação da transcrição do HIV -1 pela Proteína Fosfatase 1 (PP1). Foi reconhecido que a proteína fosfatase-1 (PP1) atua como um importante regulador da transcrição do HIV-1. Pesquisadores da Howard University mostraram que a proteína Tat direciona PP1 para o núcleo e a consequente interação é importante para a transcrição do HIV-1. A proteína também contribui para a patogênese do ebolavírus ao desfosforilar o ativador da transcrição viral VP30, permitindo a produção de mRNAs virais. A inibição de PP1 impede a desfosforilação de VP30, evitando assim a fabricação de mRNA viral e, portanto, de proteína viral. A polimerase L viral é, no entanto, ainda capaz de replicar genomas virais sem desfosforilação de VP30 por PP1.

A proteína ICP34.5 do vírus herpes simplex também ativa a proteína fosfatase 1, que supera a resposta ao estresse celular à infecção viral; a proteína quinase R é ativada pelo RNA de fita dupla do vírus , e a proteína quinase R então fosforila uma proteína chamada fator de iniciação eucariótico-2A (eIF-2A), que inativa eIF-2A. O EIF-2A é necessário para a tradução, portanto, ao desligar o eIF-2A, a célula impede o vírus de sequestrar seu próprio mecanismo de produção de proteínas. Os herpesvírus, por sua vez, desenvolveram ICP34.5 para derrotar a defesa; ICP34.5 ativa a proteína fosfatase-1A que desfosforila eIF-2A, permitindo que a tradução ocorra novamente. ICP34.5 compartilha o domínio regulatório C-terminal ( InterPro :  IPR019523 ) com a proteína fosfatase 1 subunidade 15A / B.

Subunidades

A proteína fosfatase 1 é uma enzima multimérica que pode conter as seguintes subunidades:

• subunidade catalítica: PPP1CA , PPP1CB , PPP1CC
• subunidade regulatória 1: PPP1R1A , PPP1R1B , PPP1R1C
• subunidade regulatória 2: PPP1R2
• subunidade regulatória 3: PPP1R3A , PPP1R3B , PPP1R3C , PPP1R3D , PPP1R3E , PPP1R3F , PPP1R3G
• subunidade regulatória 7: PPP1R7
• subunidade regulatória 8: PPP1R8
• subunidade reguladora 9: PPP1R9A , PPP1R9B
• subunidade regulatória 10: PPP1R10
• subunidade regulatória 11: PPP1R11
• subunidade regulatória 12: PPP1R12A , PPP1R12B , PPP1R12C
• subunidade regulatória 13: PPP1R13B
• subunidade regulatória 14: PPP1R14A , PPP1R14B , PPP1R14C , PPP1R14D
• subunidade regulatória 15: PPP1R15A , PPP1R15B
• subunidade regulatória 16: PPP1R16A , PPP1R16B

Conforme descrito anteriormente, uma subunidade catalítica é sempre emparelhada com uma ou mais subunidades regulatórias. O motivo da sequência central para a ligação à subunidade catalítica é "RVxF", mas motivos adicionais permitem a utilização de locais adicionais. Alguns complexos com duas subunidades regulatórias anexadas foram relatados em 2002 e 2007.

Referências

links externos

• Proteína + Fosfatase + 1 na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA. Cabeçalhos de Assuntos Médicos (MeSH)