Лактозный пермеаз
| Симпортер протонов/сахара LacY | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | LacY_symp | ||
| Пфам | PF01306 | ||
| Пфам Клан | CL0015 | ||
| ИнтерПро | ИПР022814 | ||
| PROSITE | PDOC00698 | ||
| TCDB | 2.А.1 | ||
| Суперсемейство OPM | 15 | ||
| белок OPM | 2cfq | ||
| |||
Лактозная пермеаза представляет собой мембранный белок, который является членом суперсемейства основных фасилитаторов . Лактозопермеазу можно классифицировать как симпортер , который использует градиент протонов по направлению к клетке для транспортировки β-галактозидов, таких как лактоза, в том же направлении в клетку.
Белок имеет двенадцать трансмембранных альфа-спиралей , а его молекулярная масса составляет 45 000 дальтон. [ 2 ] Он демонстрирует внутреннюю двойную симметрию, связывающую шесть N-концевых спиралей с C-концевыми спиралями. Он кодируется геном lacY в lac опероне . Ген LacY является компонентом оперона lac, который кодирует пермеазу лактозы, белок, ответственный за расщепление лактозы на глюкозу и галактозу, наряду с трансацетилазой и бета-галактозидазой. Отсутствие лактозной пермеазы приводит к невозможности поступления лактозы в клетку для дальнейших метаболических процессов. Следовательно, пермеаза лактозы играет решающую роль в использовании лактозы в качестве источника энергии. LacY — белок, ответственный за транспорт лактозы через мембрану Escherichia coli. LacY имеет гибкую структуру, состоящую из 12 трансмембранных спиралей. N- и C-концевые домены симметричны, что позволяет предположить, что они имеют одинаковое генетическое происхождение. Сайт связывания субстрата находится в N-концевом домене, причем такие остатки, как Trp151 и Arg144, играют важную роль в связывании сахара. [ 3 ] С-концевой домен меньше взаимодействует с TDG, но такие остатки, как Lys358 и Asp237, способствуют его связыванию. Тиоловая сшивка недооценивает расстояния, особенно на цитоплазматической стороне, из-за колебаний молекулы между конформациями, обращенными внутрь и наружу. [ 4 ]
Сахар находится в гидрофильном ядре белка, доступном из периплазмы. [ 2 ] При связывании происходит большое конформационное изменение, которое делает сайт связывания сахара доступным из цитоплазмы. Остатки глутамина в позициях 241 и 359 направляют сахар к Phe 27, который переносит субстрат к Gln 126, где он прочно фиксируется. Тщательно расположенные аминокислоты помогают субстрату преодолеть энергетический барьер около 20 кДж/моль. [ 5 ]
Механизм: ионы гидроксония снаружи клетки связываются с карбоксильной группой фермента, что позволяет ему претерпеть конформационные изменения. Эта форма пермеазы лактозы может связывать лактозу снаружи клетки. Затем фермент выворачивается, и лактоза транспортируется внутрь.
Рентгеновская кристаллическая структура была впервые решена в 2003 году Дж. Абрамсоном и др. [ 6 ]
Механизм «шести государств»
[ редактировать ]Механизм, известный как «шесть состояний», относится к шести различным функциональным конформациям или состояниям, участвующим в процессе котранспорта котранспортера пермеазы лактозы. В состоянии 1 белок LacY принимает обращенную наружу конформацию. Впоследствии, благодаря быстрому связыванию иона водорода, он переходит в состояние 2. В состоянии 3 котранспортер захватывает молекулу лактозы, сохраняя при этом обращенную наружу конформацию. [ 7 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Чаптал V, Квон С., Савайя М.Р., Гуан Л., Кабак Х.Р., Абрамсон Дж. (июнь 2011 г.). «Кристаллическая структура пермеазы лактозы в комплексе с инактиватором сродства дает уникальное представление о распознавании сахара» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (23): 9361–9366. Бибкод : 2011PNAS..108.9361C . дои : 10.1073/pnas.1105687108 . ПМК 3111295 . ПМИД 21593407 .
- ^ Jump up to: а б Хаммес Г.Г. (2005). Спектроскопия для биологических наук . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Interscience. стр. 140. ИСБН 9780471713449 .
- ^ Макар А.Б., МакМартин К.Е., Палезе М., Тефли Т.Р. (июнь 1975 г.). «Анализ формиата в жидкостях организма: применение при отравлении метанолом». Биохимическая медицина . 13 (2): 117–126. дои : 10.1016/0006-2944(75)90147-7 . ПМИД 1 .
- ^ Абрамсон Дж., Смирнова И., Кашо В., Вернер Г., Ивата С., Кабак Х.Р. (ноябрь 2003 г.). «Лактозная пермеаза Escherichia coli: общая структура, сайт связывания сахара и модель попеременного доступа для транспорта». Письма ФЭБС . 555 (1): 96–101. дои : 10.1016/S0014-5793(03)01087-1 . ПМИД 14630326 . S2CID 22156974 .
- ^ Киманиус Д., Линдал Э., Андерссон М. (сентябрь 2018 г.). «Динамика поглощения мембранного белка-переносчика лактозопермеазы (LacY)» . Научные отчеты . 8 (1): 14324. Бибкод : 2018НатСР...814324К . дои : 10.1038/s41598-018-32624-7 . ПМК 6156506 . ПМИД 30254312 .
- ^ Абрамсон Дж., Смирнова И., Кашо В., Вернер Г., Кабак Х.Р., Ивата С. (август 2003 г.). «Структура и механизм пермеазы лактозы Escherichia coli». Наука . 301 (5633): 610–615. Бибкод : 2003Sci...301..610A . дои : 10.1126/science.1088196 . ПМИД 12893935 . S2CID 36908983 .
- ^ Сан Х (04 февраля 2022 г.). Гудон Т. (ред.). «Равновесные свойства симпорта пермеазы лактозы E. coli - подход модели случайного блуждания» . ПЛОС ОДИН . 17 (2): e0263286. arXiv : 2106.06919 . Бибкод : 2022PLoSO..1763286S . дои : 10.1371/journal.pone.0263286 . ПМЦ 8815909 . ПМИД 35120164 .