生物信息学搜索潜在的高保真AutophagyAssociated Atg8-Interacting图案在拟南芥蛋白质更好地理解其功能的植物

文摘

自噬是一种进化保守机制蛋白质的降解和/或代谢产物。先进的研究表明,自噬相关基因8 (Atg8)蛋白质扮演关键的监管角色自噬的操作系统。在一般情况下,自噬相关蛋白倾向于通过功能性的存在绑定到Atg8 Atg8-interacting图案(目标)在他们的蛋白质序列。迄今为止,众多目标已确定从多个蛋白质来自多个生物。然而,人们很少知道进化的目标出现在这些蛋白质的命运。这里,我们展示和讨论的目标之间的相关性和蛋白质包含目标的大小,这可能为蛋白质之间的相关性大小和新的灯自噬可能参与这些蛋白质的体内平衡。

介绍

自噬是一种进化保守机制蛋白质的降解和/或代谢产物。先进的研究表明,自噬相关基因8 (Atg8)蛋白质扮演关键的监管角色自噬的操作系统。在一般情况下,自噬相关蛋白倾向于通过功能性的存在绑定到Atg8 Atg8-interacting图案(目标)在他们的蛋白质序列。迄今为止,众多目标已确定从多个蛋白质来自多个生物。然而,人们很少知道进化的目标出现在这些蛋白质的命运。这里,我们展示和讨论的目标之间的相关性和蛋白质包含目标的大小,这可能为蛋白质之间的相关性大小和新的灯自噬可能参与这些蛋白质的体内平衡。

Macroautophagy(以下称为自噬)是真核生物中高度保守的生物过程,主要功能蛋白质的降解(或代谢物)两种类型的裂解隔间,即溶酶体在非植物生物和植物的液泡[1 - 3]。自噬的核心蛋白的机械、Atg8绑定到特定Atg8——互动主题(目标)出现在目标蛋白质,具有目标[4]。主题的核心目的是由四个F / W / Y-X-X-L / I / V氨基酸,其中X代表任何氨基酸,而目标也可以定义为包括延长6个氨基酸X-X-F / W / Y-X-X-L / I / V图案中,X代表任何氨基酸[5]。

基于退化共识氨基酸序列的目标,很方便筛选潜在Atg8-interacting蛋白质生物信息学方法。最近,这种类型的方法被开发出来,如“规范化目标”和“梅”系统[6、7]。两个系统试图识别潜在的功能目标,可后来证明更多的专门研究。然而,仍然有许多生物的声音打断这种识别,最终使它更加难以确定目标在全基因组范围内。值得注意的是,结构分析提出了一个引人注目的偏向带负电荷的氨基酸存在内部或上游核心目标(8 - 10)。因此,它是非常有趣的考虑酸性氨基酸的贡献Asp (D)和Glu (E),也可能对丝氨酸和苏氨酸(T)的潜在的磷酸化可能产生负电荷。

考虑的预测目标的复杂性,我们对预测的目的是考虑到特定频率的酸性氨基酸实验验证功能目标(未出版)。这种类型的常规模式,以下是指作为一个高保真的目标系统(hfAIM),是由七个特定的氨基酸,这明显提高目标项的忠诚Atg8绑定的效率的这一目标(未出版)。此外,这种hfAIM系统从而使目标在不同生物的全基因组筛查,并识别相应的AIM-containing蛋白质。

随后,我们特别感兴趣的进化命运的目的。为了解决这个问题,我们采用hfAIM系统来识别目标序列在整个拟南芥蛋白质组(拟南芥),然后使用生物信息学阐明的潜在相关性的数量给定目标内蛋白质和蛋白质的大小。我们的研究结果表明,只有不到10%的总拟南芥蛋白质有大小100氨基酸具有1目标(图1),这表明稳态水平的这么小的蛋白质一般不受自我吞噬,而是通过其他机制,如泛素蛋白酶体系统。此外,蛋白质的大小从100个氨基酸> 2000氨基酸具有逐渐越来越多的目标与大多数大型蛋白质大小> 2000氨基酸具有四目标和一小部分甚至超过四个目标(图1)。

这些结果暗示小图案的目的允许他们的进步增加数量在增加蛋白质有进步大小,显然不是严重影响蛋白质的结构和功能,但显然有效指导这些大型蛋白质降解的强大的自噬机制。一般来说,最大的蛋白质(> 2000个氨基酸)预计将有超过四个目标。然而,只有一小群这些蛋白质包含4个以上的目标。这些发现暗示目标显然是严格限制的存在而不是自发地分布。因此,我们推测,可能有几个可能性。首先,注定要转交由自噬蛋白质仍然需要保持自己的功能域,因此限制的存在目的是在给定的大小。第二,太多的目标可能会加速相应蛋白的降解增强的绑定效率Atg8这些蛋白质,然后破坏正则表达式模式(或函数)的蛋白质。第三,功能目标是失踪的一部分hfAIM分析。前两个假设未来的研究将是很有趣的问题。对后者,这是毫无疑问,更多的实验验证目标效益更高的保真度预测模型的生成。

植物中,自噬坐标发散机制来调节蛋白质的体内平衡,细胞器(特别是叶绿体)以及新陈代谢都有利的条件下,为了应对压力(11 - 14)。进一步发现自噬的作用在这样的多个进程,将是特别重要的和有趣的解读(i)各种蛋白质来源于各种生物体的功能目的;(2)这些目标的功能

的影响稳定的蛋白质包含在响应各种线索;和(2)的蛋白质类型包含目标和相应的功能和自噬对其稳定性的影响。这可能有助于回答重要的生物问题的蛋白质的稳定性和功能之间的相互关系。

确认

我们的研究支持由以色列农业部、以色列科学基金会(格兰特No.764/07)和J & R魏茨曼科学研究所的科研中心。GG的现任主席布朗在魏茨曼科学研究所的植物科学。

引用

1. AvinWittenberg T,等。不同主题:植物相比,自噬酵母和哺乳动物。原生质。(2012);249:285 - 299
2. Yoshimoto K,等。自噬在植物和植物病原体。2月的信(2010);584:1350 - 1358
3. 李F和Vierstra RD。自噬:多方面的胞内散装和选择性回收系统。植物科学的趋势。(2012);17:526 - 537
4. 野田佳彦NN, et al。结构基础的目标识别Atg8 / LC3在选择性自噬。基因对细胞:致力于分子和细胞机制。(2008);13:1211 - 1218
5. 野田佳彦NN, et al . Atg8-family互动主题选择性自噬的关键。2月的信件。(2010);584:1379 - 1385
6. Kalvari我,等人梅:web资源的预测Atg8-family相互作用的蛋白质。自噬。(2014);10:913 - 925
7. Tzfadia O和Galili g .拟南芥exocystsubcomplex亚基参与golgi-independent运输到液泡拥有共识autophagy-associated atg8图案进行交互。植物信号和行为。(2013);8
8. 施赖伯和Peter m .底物识别选择性自噬和ubiquitin-proteasome系统。Biochimicaetbiophysicaacta。(2014);1843:163 - 181
9. KumetaH, et al。Atg8 autophagy-related NMR结构的蛋白质。生物分子核磁共振杂志》上。(2010);47:237 - 241
10. 野生P, et al .磷酸化的自体吞噬受体optineurin限制沙门氏菌的生长。科学。(2011);333:228 - 233
11. 谢问,et al .叶绿体退化:一个细胞器,多个降解途径。植物科学的趋势。(2015);20:264 - 265
12. Michaeli年代,et al。拟南芥ATG8-INTERACTING PROTEIN1参与Autophagy-Dependent泡水泡贩卖质体蛋白质。植物细胞。(2014);26:4084 - 4101
13. Masclaux-DaubresseC, et al .缝合在一起的自噬使用代谢组学和转录组的多个维度揭示影响新陈代谢,发展,在拟南芥植物对环境的响应。植物细胞。(2014);26:1857 - 1877
14. Avin-Wittenberg T, et al。全球分析自噬在细胞的新陈代谢和能量的作用下拟南芥幼苗体内平衡碳饥饿。植物细胞。(2015);27:306 - 322