Симпортер растворенного натрия
| Натрий: семейство растворенных симпортеров. | |||
|---|---|---|---|
 Структура симпортера натрия/сахара со связанной галактозой из vibrio parahaemolyticus . [ 1 ] | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | ССФ | ||
| Пфам | PF00474 | ||
| ИнтерПро | ИПР001734 | ||
| PROSITE | PDOC00429 | ||
| TCDB | 2.А.21 | ||
| Суперсемейство OPM | 64 | ||
| белок OPM | 3дх4 | ||
| CDD | cd10322 | ||
| |||
Члены семейства растворенных веществ: симпортеров натрия (SSS) ( TC# 2.A.21 ) катализируют растворенное вещество: Na. + симпорт. Семейство SSS входит в суперсемейство APC . [ 2 ] Переносимыми растворенными веществами могут быть сахара, аминокислоты, органические катионы, такие как холин, нуклеозиды, инозитолы, витамины, мочевина или анионы, в зависимости от системы. Члены семейства SSS были идентифицированы у бактерий, архей и эукариот. Почти все функционально хорошо охарактеризованные члены обычно катализируют поглощение растворенных веществ через Na. + симпорт.
Функция
[ редактировать ]Симпорт натрия/субстрата (или котранспорт) представляет собой широко распространенный механизм транспорта растворенных веществ через цитоплазматические мембраны про- и эукариотических клеток. Энергия, запасенная в направленном внутрь электрохимическом градиенте натрия, движущая сила натрия (SMF), используется для стимулирования накопления растворенных веществ против градиента концентрации. SMF генерируется первичными натриевыми насосами (например, натрий/калиевыми АТФазами, комплексами дыхательной цепи, транслоцирующими натрий) или под действием антипортеров натрия/протонов. Транспортеры натрия/субстрата сгруппированы в разные семейства на основании сходства последовательностей. [ 3 ] [ 4 ]
Плацентарный поливитаминный симпортер человека совместно транспортирует анионный витамин с двумя Na + . У кролика На + Котранспортер :D-глюкозы, SGLT1, путь транслокации глюкозы, вероятно, включает TMS 10-13, а сайт связывания ингибитора, флоризина , включает петлю 13 (остатки 604-610). Связывание катионов в N-концевом домене может вызывать конформационные изменения, связанные с транспортом. Консервативный тирозин в первом трансмембранном сегменте симпортеров растворенного вещества: натрия участвует в синтезе Na. + -сопряженный котранспорт субстрата. [ 5 ] Механистические аспекты Na + Сайты связывания в LeuT-подобных фолд-симпортерах обсуждались подробно. [ 6 ] [ 7 ]
Субстратное сродство у человека
[ редактировать ]В гомологе человека ( hSGLT1 ) H + может заменить Na + , но кажущееся сродство к глюкозе снижается в 20 раз с 0,3 мМ до 6 мМ. Очевидная близость к H + составляет 6 мкМ, что в 1000 раз выше, чем у Na + (6 мМ). Транспортная стехиометрия: 1 глюкоза к 2 Na. + или Ч + . Если Asp204 заменить глутаматом (D204E), кажущееся сродство к H + увеличивается >20 раз без изменения кажущегося Na + близость. Мутация D204N или D204C способствует развитию флоризин-чувствительного H. + токи, в 10 раз превышающие Na + токи, а глюкоза:H + тогда стехиометрия достигает 1:145. Таким образом, мутантная система ведет себя как глюкозозависимый H. + канал. [ 8 ]
Структура
[ редактировать ]Белки SSS различаются по размеру от примерно 400 до примерно 700 остатков и, вероятно, обладают от тринадцати до пятнадцати предполагаемых трансмембранных спиральных гаек (TMS). Обычно они имеют общее ядро из 13 TMS, но разные члены семейства имеют разное количество TMS. Топология 13 TMS с периплазматическим N-концом и цитоплазматическим C-концом была экспериментально определена для пролина: Na. + симпортер, PutP, E. coli . [ 9 ] Остатки, важные для субстрата и Na + связывания в PutP находятся в TMS 2, 7 и 9, а также в соседних петлях. [ 10 ] установлена топология 14 ТМС с периплазматическими N- и С-концами Для носителя SglT Vibrio parahaemolyticus . SglT транспортирует сахар: Na со стехиометрией 1:1. Однако MctP Rhizobium leguminosarum может захватывать монокарбоксилаты через H + механизм симпорта как зависимость от Na + не удалось продемонстрировать, и поглощение сильно ингибировалось 10 мкМ CCP .
Faham et al., (2008) сообщили о кристаллической структуре члена семейства симпортеров растворенное вещество:натрий (SSS), симпортера Vibrio parahaemolyticus натрия:галактоза, vSGLT ( 2XQ2 , 3DH4 ). Структура размером примерно 3,0 ангстрема содержит 14 трансмембранных α-спиралей в обращенной внутрь конформации с основной структурой из инвертированных повторов 5 спиралей TM (от TM2 до TM6 и от TM7 до TM11). Галактоза связана в центре ядра, закрыта из растворов снаружи гидрофобными остатками. Архитектура ядра аналогична архитектуре транспортера лейцина (LeuT) ( TC# 2.A.22.4.2 ) из семейства NSS . Моделирование обращенной наружу конформации на основе структуры LeuT в сочетании с биофизическими данными позволило понять структурные перестройки для активного транспорта. [ 11 ]
Некоторые бактериальные сенсорные киназы ( например, 2.A.21.9.1 ) имеют N-концевые, 12 TMS, сенсорные домены, которые регулируют C-концевые киназные домены. Последние гомологичны киназному домену NtrB и другим сенсорным киназам. [ 12 ] N-концевые сенсорные домены гомологичны, но отдаленно связаны с членами SSS. Ближайшими гомологами являются PutP E.coli ( 2.A.21.2.1 ) и PanF E.coli ( 2.A.21.1.1 ). Гомологичные регуляторные домены обнаружены у Agrobacterium , Mesorhizobium , Sinorhizobium , Vibrio cholerae и Bacillus видов . Хотя очевидно, что эти домены функционируют как сенсоры, неизвестно, транспортируют ли они также небольшие молекулы, которые они ощущают.
Транспортная реакция
[ редактировать ]Реакция генерализованного транспорта, обычно катализируемая членами этого семейства: [ 7 ]
solute (out) + nNa+ (out) → solute (in) + nNa+ (in).
Модель упорядоченного связывания транспорта натрия/субстрата предполагает, что натрий сначала связывается с пустым переносчиком, тем самым вызывая конформационные изменения, которые увеличивают сродство переносчика к растворенному веществу. Образование тройного комплекса вызывает еще одно структурное изменение, в результате которого натрий и субстрат попадают в другой участок мембраны. Субстрат и натрий высвобождаются, а пустой транспортер переориентируется в мембране, позволяя циклу начаться заново. [ 10 ]
Подсемейства
[ редактировать ]Белки, принадлежащие к семейству SSS, можно найти в базе данных классификации транспортеров .
- Симпортер натрия/пантотената InterPro : IPR011849
- Симпортер натрия/пролина InterPro : IPR011851
- Симпортер катионов/ацетатов ActP InterPro : IPR014083
Белки человека, содержащие этот домен
[ редактировать ]АИТ ; СЛК5А1 ; СЛК5А10 ; СЛК5А11 ; СЛК5А12 ; SLC5A2 ; SLC5A3 ; SLC5A4 ; SLC5A5 ; SLC5A6 ; SLC5A7 ; SLC5A8 ; SLC5A9
См. также
[ редактировать ]- Суперсемейство APC
- База данных классификации транспортеров
- Кристаллические структуры:
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фахам С., Ватанабэ А., Бессерер Г.М. и др. (август 2008 г.). «Кристаллическая структура переносчика галактозы натрия открывает механистическое понимание симпорта Na+/сахара» . Наука . 321 (5890): 810–4. Бибкод : 2008Sci...321..810F . дои : 10.1126/science.1160406 . ПМЦ 3654663 . ПМИД 18599740 .
- ^ Вонг, Фун Х.; Чен, Джонатан С.; Редди, Вамси; Дэй, Джонатан Л.; Шлыков Максим А.; Вакабаяши, Стивен Т.; Сайер, Милтон Х. (1 января 2012 г.). «Суперсемейство аминокислот-полиаминов-органоорганизмов» . Журнал молекулярной микробиологии и биотехнологии . 22 (2): 105–113. дои : 10.1159/000338542 . ISSN 1660-2412 . ПМИД 22627175 .
- ^ Рейзер Дж., Рейзер А., Сайер-младший М.Х. (1990). "Нет + Симпортер /пантотената (PanF) Escherichia coli гомологичен Na + /симпортер пролина (PutP) E. coli и Na + /симпортеры глюкозы млекопитающих». Res. Microbiol . 141 (9): 1069–1072. doi : 10.1016/0923-2508(90)90080-A . PMID 1965458 .
- ^ Рейзер Дж., Рейзер А., Сайер-младший М.Х. (1994). «Функциональное суперсемейство симпортеров натрия / растворенного вещества». биохим. Биофиз. Акта . 1197 (2): 133–136. дои : 10.1016/0304-4157(94)90003-5 . ПМИД 8031825 .
- ^ Мазье, С; Быстрый, М; Ши, Л. (19 августа 2011 г.). «Консервативный тирозин в первом трансмембранном сегменте симпортеров растворенного вещества: натрия участвует в синтезе Na. + -котранспорт субстрата» . Journal of Biological Chemistry . 286 (33): 29347–55. : 10.1074 /jbc.M111.263327 . PMC 3190740. . PMID 21705334 doi
- ^ Перес, К; Зиглер, К. (май 2013 г.). «Механистические аспекты сайтов связывания натрия в LeuT-подобных складчатых симпортерах» (PDF) . Биологическая химия . 394 (5): 641–8. дои : 10.1515/hsz-2012-0336 . ПМИД 23362203 . S2CID 207453523 .
- ^ Jump up to: а б Сайер, М.Х. младший «2.A.21 Семейство растворенных веществ: симпортеров натрия (SSS)» . База данных классификации транспортеров . Группа биоинформатики Saier Lab и SDSC.
- ^ Квик М., Лу Д.Д., Райт Э.М. (январь 2001 г.). «Нейтрализация консервативного аминокислотного остатка в переносчике Na+/глюкозы человека (hSGLT1) приводит к образованию глюкозозависимого H+-канала» . Журнал биологической химии . 276 (3): 1728–34. дои : 10.1074/jbc.M005521200 . ПМИД 11024018 .
- ^ Юнг, Х; Хильгер, Д; Раба, М. (1 января 2012 г.). "На + /Переносчик L-пролина PutP» . Frontiers in Bioscience . 17 (2): 745–59. doi : 10.2741/3955 . PMID 22201772 .
- ^ Jump up to: а б Юнг, Х. (2 октября 2002 г.). «Семейство симпортеров натрия/субстрата: структурные и функциональные особенности» . ФЕБС . 529 (1): 73–7. дои : 10.1016/s0014-5793(02)03184-8 . ПМИД 12354616 . S2CID 29235609 .
- ^ Фахам, С; Ватанабэ, А; Бессерер, генеральный менеджер; КАСЦИО, Д; Шпехт, А; Хираяма, бакалавр искусств; Райт, Э.М.; Абрамсон, Дж. (8 августа 2008 г.). «Кристаллическая структура переносчика натрий-галактозы открывает механистическое понимание Na. + /сахарный симпорт" . Science . 321 (5890): 810–4. : 2008Sci ...321..810F . doi : 10.1126/science.1160406 . PMC 3654663. . PMID 18599740 Бибкод
- ^ Пао, генеральный директор; Сайер, М.Х. младший (февраль 1995 г.). «Регуляторы ответа бактериальных систем передачи сигналов: селективная перетасовка доменов в ходе эволюции». Журнал молекулярной эволюции . 40 (2): 136–54. Бибкод : 1995JMolE..40..136P . дои : 10.1007/bf00167109 . ПМИД 7699720 . S2CID 8349319 .
