Suomennosta Kelch-proteiinien domeeneista BTB/POZ domeenista, BACK-domeenista ja Kelch-toistoista ja tunnuksista

•  BTB/POZ domeeni  saa nimensä banaanikärpäsen   Bric-a-brac, Tramtrac ja Broad complex-  domeenista sekvenssihomologian takia.  Koska DNA pox-viruksessa ensiksi löydettiin tätä domeenia ja aluksi se  tunnistui sinkkisormiproteiinina, se sai  myös nimen POZ ( Poxvirus and Zinc Finger)- domeeni.  BTB-domeeni  osallistuu pääasiassa  proteiinin  omaan oligomerisoitumiseen tai välittää  proteiini-proteiini-interaktioita toisiin proteiineihin.  Huolimatta samankaltaisista sekundäärirakenteistaan ja  keskenään jaetuista järjestäytymisistään BTB-proteiinien  primäärit sekvenssit eivät ole vahvasti  konservoituneita.  Tämä sekvenssien  vaihteleminen  BTB-proteiinien kesken osaltaan vaikuttaa  erilaisiin proteiini-proteiini-interaktioihin ja johtaa  erilaisiin funktionaalisiin rooleihin. BTB-domeeneja voi esiintyä myös muissa proteiineissa, sellaisissa ,  jotka eivät  sisällä Kelch-toistoja. Kelch-perheessä BTB-domeenin tärkein tunnistettu interaktiivinen  osa on toimia adaptorina E3-ubikitiiniligaasien ja Kelch--domeenien  välillä tarkoituksena  muodostaa  aktiiveja ubikitinaatiokomplekseja.  Niissä proteiiniperheissä, jotka eivät  ole Kelch-perhettä, BTB-proteiinin säätelemät interaktiot ovat  tyypillisesti  koaktivaattoreiden tai repressoreiden rekrytoimista transkriptiokomplekseille. Lisäksi nämä interaktioproteiinit osallistuvat myös sytoskeletaaliseen järjestelyyn ja  jonien johtamiseen.

ESIM. KLHL2, MAYVEN.

  Region          60..577
                     /region_name="BTB" (POZ, Zf)
                     /note="Broad-Complex, Tramtrack and Bric a brac; cl28614"
                     /db_xref="CDD:333434"

   Region          347..3902
                     /region_name="KELCH repeat" 2
                     /note="KELCH repeat [structural motif]"
                     /db_xref="CDD:276965"
     Region          394..438
                     /region_name="KELCH repeat" 3
                     /note="KELCH repeat [structural motif]"
                     /db_xref="CDD:276965"
     Region          490..534
                     /region_name="KELCH repeat"5
                     /note="KELCH repeat [structural motif]"
                     /db_xref="CDD:276965"
     Region          537..583
                     /region_name="KELCH repeat"6
                     /note="KELCH repeat [structural motif]"
                     /db_xref="CDD:276965"

ORIGIN      
        1 mvwlearpqi lfvCtkqgHq kpldskddnt ekHCpvtvnp wHmkkafkvm nelrsqnllC
       61 dvtivaedme isahrvvlaa Cspyfhamft gemsesrakr vrikevdgwt lrmlidyvyt
      121 aeiqvteenv qvllpaagll qlqdvkktCC eflesqlHpv NCLGIrafad mhactdllnk
      181 antyaeqhfa dvvlseefln lgieqvcsli ssdkltisse ekvfeaviaw vnhdkdvrqe
      241 fmarlmehVR LPLLpreylv qrveeealvk nssackdyli eamkyhllpt eqrilmksvr
      301 trlrtpmnlp klmvvvgGGa pkairsvecY dfkeerWhqv aelpsrrcra gmvymaglvf
      361 avGGfngslr vrtvdsYdpv kdqWtsvanm rdrrstlgaa vlngllyavG Gfdgstglss
      421 veaYniksne Wfhvapmntr rssvgvgvvG GllyavggYd gasrqclstv ecynattneW
      481 tyiaemstrr sgagvgvlnn llyavGGhdg plvrksvevY dpttnaWrqv admnmcrrna
      541 gvcavnglly vvGGddgscn lasveyynpt tdkWtvvssc mstgrsyagv tvidkpl
//

The BTB/POZ domain derives its name from the Drosophila Bric-a-brac, Tramtrac, and Broad complex due to sequence homology[62, 63]. As the DNA poxvirus in which this domain was first identified also showed some similarity to zinc finger proteins, this domain was concurrently named the POZ (Poxvirus and Zinc finger) domain. BTB domains are mainly involved in facilitating self-oligomerization or mediating protein-protein interactions with other proteins[64, 65]. Despite the similar secondary structures and shared organization of BTB proteins, their primary sequences are not well conserved. This sequence variability between BTB proteins contributes to differential protein-protein interactions and results in different functional roles. BTB domains are also present in other non Kelch-repeat containing proteins. The major difference lies in the protein interactors of BTB domains in Kelch versus non-Kelch proteins. In the Kelch family, the most important known interactive role of the BTB domain is to act as an adaptor between E3 ubiquitin ligases and Kelch domains in order to form active ubiquitination complexes[66–68]. In non-Kelch families of proteins, BTB protein-regulated interactions typically involve recruitment of co-activators or repressors to transcription complexes. In addition, these interacting proteins are also involved in cytoskeletal arrangement and ion conductance[69–72].

BACK -domeeni

•  Kelch-perheen  KLHL-alaperheellä on BACK-domeeni ja se on Kelch.perheen kaikkein konservoiduin domeeni. Se esiintyy N-terminaalisen BTB-domeenin ja C-terminaalisen Kelch-domeenin välissä.  BACK- domeenissa  sisältää 

• N-terminaalisen konservoidun NCLGI-motiivin ( asparagiini-cysteiini-leusiini-glysiini-isoleusiini) 

•  ja VR(L/M/F)PLL-sekvenssin ( valiini-arginiini(leusiini/metioniini/fenylalaniini)proliini-leusiini-leusiini-sekvenssin) ,

• kaksi arginiinia (R,R) , neljä glutamiinihappoa (E,E,E,E)  ja useita  hydrofobisia asemia, jotka  aiheuttavat niille hydrofobisen luonteen.  

• BACK- domeenin todellinen luonne ei ole tiedossa, mutta  on arveltu  sen ottavan osaa BTB-E3-ubikitiiniligaasikompleksin muodostamiseen.   On saatu näyttöä BACK-domeenin funktionaalisesta merkitsevyydestä  viime aikaisista tutkimuksista, joissa  tämän domeenin missense-mutaatiot  KLHL40 ja KLHL41:ssä ovat patogeenisiä  niissä potilaissa, joilla on nemaliinimyopatiaa.

The BACK domains found in KLHL subfamily members are the most conserved domain of the Kelch family and are present between the N-terminal BTB and C-terminal Kelch domains. BACK domains contain an N-terminal conserved Asn-Cys-Leu-Gly-Ile motif and a Val-Arg-[Leu/Met/Phe]-Pro-Leu-Leu sequence, two arginines, four glutamic acids, and several hydrophobic positions causing them to be hydrophobic in nature[61]. The true role of the BACK domain is not known, but it is predicted to participate in BTB-E3 ubiquitin ligase complex formation[61]. Evidence for the functional significance of BACK domains comes from recent studies where missense mutations in this domain in KLHL40 and KLHL41 are pathogenic in human patients affected with nemaline myopathy[14, 22].

Kelch-domeeni

• Kelch-motiivit ovat aminohappopituuksiltaan 44-56 aminohapon luokkaa ja nämä aminohapposekvenssit   ovat tavallisesti järjestäytyneenä 5 - 7 toistuvaksi jaksoksi useimmissa  tämän perheen jäsenissä. Tunnusomaiset motiivit jokaisessa Kelch-toistossa ovat  neljän hydrofobisen aminohapon sarjoja ja niitä seuraa kaksoisglysiini, konservoitunut tyrosiini ja konservoitunut tryptofaani (GGYW).Jokainen Kelch-toisto laskostuu neljäksi kiertyneeksi beeta-antiparalleeliksi beeta-säileeksi joita yhdistää propellien väliset  siipiväliset silmukat muodostaen  beeta-propellin yksittäisen siiven. C-terminaalisen säikeen sulkumekanismi linkkii ensimmäisen ja viimeisen siiven täydentäen propellin.  Kelch-beeta propellien ensisijainen funktio on toimia tukirakenteina proteiini-proteiini-interktioissa.  Huolimatta  kaikkien  omaamasta tertiäärisestä rakenteesta, on vain vähän havaittavaa pirmääriä sekvenssiyhtäläisyyttä Kelch- toistojen kesken. Tämä viittaa  Kelch superperheellä  olevan laajaa diversiteettiä  interktioon  ryhtyvien partnereitten  joukossa. Nemaliinimyopatiassa  havaittiin  kaikissa  ihmisiltä tunnistetuissa  patogeenisissä KBTBD13  mutaatioissa muutos Kelch-toistoissa.  Samoin oli mutaatiot Kelch-toistoissa sekä KLHL40 ja KLHL41- geeneistä johtuvissa nemaliinimyopatioissa.

Kelch motifs range from 44 to 56 amino acids in length and are usually arranged in a series of five to seven repeats in most of the family members[23]. The signature motifs in each Kelch repeat are a series of four hydrophobic amino acids followed by glycine doublet, a conserved tyrosine, and a conserved tryptophan. Each Kelch repeat folds into four twisted antiparallel β-strands connected by intrablade loops to form a single blade of a β-propeller (Figure 1B). A C-terminal strand closure mechanism links the first and last blades to complete the propeller. Kelch β-propellers primarily function as scaffolds for protein-protein interactions. Despite the shared tertiary structure, there is little primary sequence identity between one Kelch repeat and another, suggesting a wide diversity of interacting partners across the Kelch superfamily. In nemaline myopathy, all pathogenic KBTBD13 mutations identified to date in human patients were found in the Kelch repeats[21]. Similarly, mutations in Kelch repeats of both KLHL40 or KLHL41 also result in nemaline myopathy[14, 22].