Катионо -диффузионный фасилитатор
| Cation_efflux | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | Cation_efflux | ||
| Pfam | PF01545 | ||
| PFAM клан | CL0184 | ||
| InterPro | IPR002524 | ||
| TCDB | 2.A.4 | ||
| OPM Суперсемейство | 183 | ||
| OPM белок | 3H90 | ||
| |||
Катион -диффузионные фасилитаторы (CDF) являются трансмембранными белками , которые обеспечивают толерантность к клеткам к дивалентным ионам металлов, таким как кадмий, цинк и кобальт . Эти белки считаются отточными насосами , которые удаляют эти дивалентные ионы металлов из клеток . [ 1 ] [ 2 ] Однако некоторые члены суперсемейства CDF участвуют в поглощении ионов. [ 3 ] Все члены семейства CDF обладают шестью предполагаемыми трансмембранными продажами с самым сильным сохранением в четырех N-концевых шесцах. [ 4 ] Суперсемейство диффузии катионов (CDF) включает в себя следующие семейства: [ 4 ] [ 5 ]
- 1.A.52 - CA 2+ Активированный выпуском Ca 2+ (CRAC) Семья канала (CRAC-C)
- 2.A.4 - Семейство диффузии катионной диффузии (CDF)
- 2.A.19 - CA 2+ : Cation Antiporter (CACA) семья
- 2.A.103 - Семейство экскурсора -экскурсора бактерий (MPE) бактерий (MPE)
Семейство диффузии катионов (CDF)
[ редактировать ]Семейство CDF (TC# 2.A.4 ) - это повсеместное семейство, члены которых встречаются у бактерий, археи и эукариот. [ 4 ] Они транспортируют ионы тяжелых металлов, такие как ионы кадмия , цинка , кобальта , никеля , меди и ртути. Есть 9 паралогов млекопитающих, Znt1 - 8 и 10. [ 6 ] Большинство белков из семейства имеют шесть трансмембранных спиралей, но MSC2 S. cerevisiae ) и Znt5 и hztl1 из H. sapiens имеют 15 и 12 предсказанных TMS, соответственно. [ 7 ] Эти белки демонстрируют необычную степень дивергенции последовательностей и изменения размера (300-750 остатков). Эукариотические белки демонстрируют различия в локализации клеток. Некоторые катализируют поглощение тяжелых металлов от цитоплазмы в различные внутриклеточные эукариотические органеллы (Znt2-7), в то время как другие (Znt1) катализируют отток из цитоплазмы через плазматическую мембрану во внеклеточную среду. Таким образом, некоторые из них обнаруживаются в плазматических мембранах, в то время как другие находятся в органеллярных мембранах, таких как вакуоли растений и дрожжей и гольджи животных. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Они катализируют катион: протонная антипорта, имеет единственный важный цинк-связывающий сайт в трансмембранных доменах каждого мономера в димере и имеют бинуклеарный сайт связывания и связывания бинуклеарного цинка в цитоплазматической C-концевой области. [ 11 ] Репрезентативный список белков, принадлежащих к семейству CDF, можно найти в базе данных классификации Transporter .
Филогения
[ редактировать ]Прокариотические и эукариотические белки кластер отдельно, но могут функционировать с той же полярностью с помощью аналогичных механизмов. Эти белки являются вторичными носителями, которые используют мотив протона (PMF) и функционируют H + Антипорт (для металлического оттока). Один член, CZCD Bacillus subtilis ( TC# 2.A.4.1.3 ) , было показано, что обменивается дивалентным катионом (Zn 2+ или CD 2+ ) для двух одновалентных катионов (k + и ч + ) в электронетральном процессе, заряженном трансмембранным градиентом pH. [ 12 ] Другой, Zitb E. coli ( TC #2.A.4.1.4 ), был восстановлен в протеолипосомах и изучен кинетически. [ 13 ] Похоже, он функционирует простым мне 2+ :ЧАС + Антипорт со стехиометрией 1: 1.
Montanini et al. (2007) провели филогенетический анализ членов семейства CDF. Их анализ выявил три основные и две незначительные филогенетические группы. Они предполагают, что три основные группы разделяли в соответствии с ионной специфичностью металла: [ 14 ]
- Мнжен 2+
- Фей 2+ и Zn 2+ а также другие ионы металлов
- Zn 2+ плюс другие металлы, но не железо.
Структура
[ редактировать ]Рентгеновская структура Yiip E. coli представляет собой гомодимер. [ 15 ] [ 16 ]
Coudray et al. (2013) использовали криоэлектронную микроскопию, чтобы определить структуру разрешения 13 Å гомолога YIIP от Shewanella Oneidensis в липидном бислое в отсутствие Zn 2+ Полем Начиная с рентгеновской структуры в присутствии Zn 2+ Они использовали молекулярную динамическую гибкую подгонку для построения модели. Сравнение структур предполагало конформационное изменение, которое включает в себя поворот трансмембранного пакета с четырьмя спинками (M1, M2, M4 и M5) относительно пары спирали M3-M6. Хотя доступность транспортных участков в рентгеновской модели указывает на то, что она представляет собой состояние, обращенное наружу, их модель соответствовала внутреннему состоянию, что позволяет предположить, что конформационные изменения имеют отношение к механизму чередующегося доступа для транспорта. Они предположили, что димер может координировать перестройку трансмембранных спиралей. [ 17 ]
Вовлеченные в толерантность/устойчивость металла с помощью оттока, большинство белков CDF имеют двухмодульную архитектуру, состоящую из трансмембранного домена (TMD) и C-концевого домена (CTD), который выступает в цитоплазму. Zn 2+ и CD 2+ CDF Transporter из морской бактерии Maricaulis Maris, который не обладает CTD, является членом нового подсемейства CTD CDF.
Транспортная реакция
[ редактировать ]Обобщенная реакция транспорта для членов семьи CDF:
Мне 2+ (в) h + (Out) ± k + (OUT) → Я 2+ (Out) h + (в) ± k + (в).
Смотрите также
[ редактировать ]- Интегральный мембранный белок
- Ионный канал
- База данных классификации Transporter
- Белковое суперсемейство
- Семейство белков
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Xiong A, Jayaswal RK (август 1998 г.). «Молекулярная характеристика хромосомной детерминанты, обеспечивающей устойчивость к цинку и ионам кобальта у Staphylococcus aureus» . J. Bacteriol . 180 (16): 4024–9. doi : 10.1128/jb.180.16.4024-4029.1998 . PMC 107394 . PMID 9696746 .
- ^ Кунито Т., Кусано Т., Оядзу Х., Сено К., Каназава С., Мацумото С (апрель 1996 г.). «Клонирование и анализ последовательности генов CZC у Alcaligenes sp. Штамм CT14». Biosci. Биотехнол. Биохимия . 60 (4): 699–704. doi : 10.1271/bbb.60.699 . PMID 8829543 .
- ^ Conklin DS, McMaster JA, Culbertson MR, Kung C (сентябрь 1992 г.). «Cot1, ген, участвующий в накоплении кобальта в Saccharomyces cerevisiae» . Мол Клетка. Биол . 12 (9): 3678–88. doi : 10.1128/mcb.12.9.3678 . PMC 360222 . PMID 1508175 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в Полсон, это; Saier, MH Jr. (1997). «Новое семейство вездесущих белков ионов тяжелых металлов». Журнал мембранной биологии . 156 (2): 99–103. doi : 10.1007/s002329900192 . PMID 9075641 . S2CID 23203104 .
- ^ Saier, MH Jr. "Суперсемейство диффузии катионов (CDF) . База данных классификации Transporter .
- ^ Двоюродные братья, Роберт Дж.; Люцци, Хуан П.; Лихтен, Луи А. (2006-08-25). «Транспорт из цинка млекопитающих, торговля людьми и сигналами» . Журнал биологической химии . 281 (34): 24085–24089. doi : 10.1074/jbc.r600011200 . ISSN 0021-9258 . PMID 16793761 .
- ^ Крэгг, Рут А.; Кристи, Грэм Р.; Phillips, Siôn R.; Россия, Рэйчел М.; Кюри, Себастьен; Мазерс, Джон С.; Тейлор, Питер М.; Ford, Dianne (2002-06-21). «Новый цинк-регулируемый транспортером цинка, HZTL1, локализуется на апикальной мембране энтероцитов» . Журнал биологической химии . 277 (25): 22789–22797. doi : 10.1074/jbc.m200577200 . ISSN 0021-9258 . PMID 11937503 .
- ^ Чао, Ян; Фу, Дакс (2004-04-23). «Термодинамические исследования механизма связывания металлов с транспортером цинка escherichia coli yiip» . Журнал биологической химии . 279 (17): 17173–17180. doi : 10.1074/jbc.m400208200 . ISSN 0021-9258 . PMID 14960568 .
- ^ Хейни, Кристофер Дж.; Трава, Грегор; Франке, Сильвия; Rensing, Кристофер (2005-06-01). «Новые разработки в понимании семейства фасилитаторов катион». Журнал промышленной микробиологии и биотехнологии . 32 (6): 215–226. doi : 10.1007/s10295-005-0224-3 . ISSN 1367-5435 . PMID 15889311 . S2CID 8214762 .
- ^ MacDiarmid, Colin W.; Миланик, Марк А.; Эйде, Дэвид Дж. (2003-04-25). «Индукция гена толерантности к металлу ZRC1 у дрожжей с ограниченным цинком обеспечивает устойчивость к цинковому шоку» . Журнал биологической химии . 278 (17): 15065–15072. doi : 10.1074/jbc.m300568200 . ISSN 0021-9258 . PMID 12556516 .
- ^ Камбе, Тайхо (2012-01-01). «Молекулярная архитектура и функция транспортеров ZNT» (PDF) . Текущие темы в мембранах . 69 : 199–220. doi : 10.1016/b978-0-12-394390-3.00008-2 . HDL : 2433/160391 . ISBN 9780123943903 Полем ISSN 1063-5823 . PMID 23046652 . S2CID 8185980 .
- ^ Guffanti, Arthur A.; Вэй, Yi; Rood, Sacha v.; Крулвич, Терри А. (2002-07-01). «Антипорт -механизм для члена семейства диффузии катионов: отток диффунных катионов в обмен на K+ и H+». Молекулярная микробиология . 45 (1): 145–153. doi : 10.1046/j.1365-2958.2002.02998.x . ISSN 0950-382X . PMID 12100555 . S2CID 28579708 .
- ^ Чао, Ян; Фу, Дакс (2004-03-26). «Кинетическое исследование антипортного механизма транспортера цинка Escherichia coli, Zitb» . Журнал биологической химии . 279 (13): 12043–12050. doi : 10.1074/jbc.m313510200 . ISSN 0021-9258 . PMID 14715669 .
- ^ Монтанини, Барбара; Блодез, Дэмиен; Жандроз, Сильвен; Сандерс, Дейл; Шалот, Мишель (2007-01-01). «Филогенетический и функциональный анализ семейства диффузии катионной диффузии (CDF): улучшенная подпись и прогнозирование субстратной специфичности» . BMC Genomics . 8 : 107. DOI : 10.1186/1471-2164-8-107 . ISSN 1471-2164 . PMC 1868760 . PMID 17448255 .
- ^ Вэй, Инан; Ли, Хуилин; F, DAX (2004-09-17). "Олигомерное состояние транспортера металла Escheria coli Yip " Журнал биологической химии 279 (38): 39251–39259. Doi : 10.1074/ jbc.m4070444200 ISSN 0021-9 15258151PMID
- ^ Лу, мин; Фу, Дакс (2007-09-21). «Структура транспортера цинка yiip» . Наука . 317 (5845): 1746–1748. Bibcode : 2007sci ... 317.1746L . doi : 10.1126/science.1143748 . ISSN 1095-9203 . PMID 17717154 . S2CID 20136118 .
- ^ Кудрай, Николас; Valvo, Salvatore; Ху, Мингхуи; Ласала, Ральф; Ким, Чанки; Винк, Мартин; Чжоу, Мин; Провод, Давид; Филизола, Марта (2013-02-05). «Внутренняя конформация транспортера цинка Yiip выявлена с помощью криоэлектронной микроскопии» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (6): 2140–2145. Bibcode : 2013pnas..110.2140c . doi : 10.1073/pnas.1215455110 . ISSN 1091-6490 . PMC 3568326 . PMID 23341604 .
