Трехсторонний АТФ-независимый периплазматический транспортер
| DCTP-компонент трехстороннего АТФ-независимого периплазматического транспортера | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | DCTP | ||
| Pfam | PF03480 | ||
| PFAM клан | CL0177 | ||
| InterPro | IPR018389 | ||
| TCDB | 2.A.56 | ||
| |||
| DCTQ компонент трехстороннего АТФ-независимого периплазматического транспортера | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | Dctq | ||
| Pfam | PF04290 | ||
| InterPro | IPR007387 | ||
| TCDB | 2.A.56 | ||
| |||
| DCTM-подобные транспортеры | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | Dctm | ||
| Pfam | PF06808 | ||
| PFAM клан | CL0182 | ||
| InterPro | IPR010656 | ||
| TCDB | 2.A.56 | ||
| |||
Трехсторонние АТФ-независимые периплазматические переносчики (переносчики ловушек) представляют собой большое семейство растворенных транспортеров, обнаруженных у бактерий и археи , но не у эукариот , которые, по-видимому, специфичны для поглощения органических кислот или родственных молекул, содержащих карбоксилатную или сульфонатную группу. Они уникальны тем, что используют белок, связывающий субстрат (SBP) в сочетании с вторичным транспортером .
История
[ редактировать ]
Транспортеры ловушек были обнаружены в лаборатории профессора Дэвида Дж. Келли в Университете Шеффилда , Великобритания. Его группа работала над механизмом, используемым фотосинтетической бактерией Rhodobacter capsulatus, чтобы принять определенные дикарбоновые кислоты . Они охарактеризовали компонент связывающего белка (DCTP) транспортера, который распознавал эти соединения, которые, как они предполагали, были бы частью типичного транспортера ABC , но когда они секвенировали гены, окружающие DCTP, они обнаружили два других гена, кодирующих интегральные мембранные белки, DCTQ и DCTM. , но никаких генов, кодирующих компоненты транспортера ABC. [ 1 ] Кроме того, они показали, что поглощение тех же дикарбоксилатов не зависит от АТФ, и что поглощение требует градиента электрохимического ионов, что делает этот уникальный вторичный белок-зависимый вторичный транспортер. [ 1 ]
С момента этих ранних исследований стало ясно, что переносчики ловушек присутствуют во многих бактериях и археи , [ 2 ] Со многими бактериями, имеющими несколько перевозчиков ловушек, некоторые имеют более 20 различных систем. [ 3 ]
Субстраты
[ редактировать ]На сегодняшний день большинство субстратов для транспортеров ловушек содержат общую особенность, которая заключается в том, что они являются органическими кислотами. [ 4 ] Это включает в себя C4-дикарбоксилаты, такие как сукцинат , малат и фумарат , [ 1 ] кетокиды, такие как пируват и альфа-кекутират [ 5 ] [ 6 ] и сахарная кислота, N -ацетил нейроминовая кислота (или сиаловая кислота ). [ 7 ] Другие субстраты включают в себя совместимый растворный эктоин и гидроксиэктоин и пироглутамат . [ 4 ]
Композиция
[ редактировать ]Все известные переносчики ловушек содержат 3 белковых домена. Это белок, связывающий растворенного вещества (SBP), домен небольшого мембранного белка и большой мембранный домен белка. После номенклатуры для первой охарактеризованной Trans Transporter, DCTPQM, эти субъединицы обычно называются P, Q и M соответственно. [ 4 ] Около 10% переносчиков ловушек имеют естественные генетические слияния между двумя компонентами мембранного белка, и в одном хорошо изученном примере этого в специфическом транспортере ловушки сиаловой кислоты из Haemophilus influenzae был назван SIAQM .
Механизм
[ редактировать ]Используя SBP, переносчики TRAP имеют некоторое сходство с транспортерами ABC в том смысле, что субстрат для транспортера первоначально распознается за пределами цитоплазматической мембраны. У грамотрицательных бактерий SBP обычно свободен в периплазме и экспрессируется на относительно высоких уровнях по сравнению с мембранными доменами. [ 1 ] У грампофиденных бактерий и археи SBP привязан к цитоплазматической мембране. В обоих типах систем SBP связывается с субстратом, обычно с низкой микромолярной аффинностью, [ 4 ] что вызывает значительное изменение конформации в белке, сродни закрытию мухоловки Венеры. Затем захваченный субстрат доставляется в мембранные домены транспортера, где электрохимический ионный градиент каким -то образом эксплуатируется для открытия SBP, извлечения подложки и катализирования его движения через мембрану. Для транспортера ловушки SIAPQM, который был изучен в полностью восстановленной форме in vitro , поглощение использует NA +
Градиент, а не протонный градиент для поглощения. [ 8 ] Системы SIAPQM также демонстрируют уникальные свойства для вторичного транспортера, поскольку он не может катализировать двунаправленный транспорт, поскольку SBP налагает, что движение находится только в направлении поглощения в клетку. [ 8 ]
Структура
[ редактировать ]Субстрат -связывающий белок (SBP)
[ редактировать ]После первой структуры ловушки SBP в 2005 году, [ 9 ] Сейчас доступно более 10 различных структур. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] Все они имеют очень похожие общие структуры, с двумя глобулярными доменами, связанными шарниром. Сайт связывания субстрата формируется обоими доменами, которые охватывают субстрат. Высококонсервативный остаток аргинина в ловушке SBP образует соляный мост с карбоксилатной группой на подложке, что важно для распознавания субстрата. [ 10 ]
Мембранные субъединицы
[ редактировать ]Первая структура мембранных доменов была решена для переносчика сиаловой кислоты из Haemophilus influenzae . [ 13 ] [ 14 ] Подтверждено другой структурой переносчика ловушки, [ 15 ] Структуры показывают мономерный механизм транспорта, похожий на лифт для Trap Transporter. В то время как более крупный M-субъединица образует домен статора и лифта, Q-субъединица, по-видимому, увеличивает и стабилизирует домен статора мономерного транспортера. Текущие модели предполагают связывание SBP с обоими функциональными частями транспортера, доменом статора и лифта, и показывает соответствующую конформационную связь между открытым и открытым состоянием мембранных субъединиц с открытым и закрытым состоянием SBP. [ 13 ] [ 14 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый Нападающий JA; Behrendt MC; Wyborn NR; Крест Р.; Келли DJ (1997). «Trap Transporters: новое семейство периплазматических транспортных систем растворенного вещества, кодируемых генами DCTPQM капсулатуса Rhodobacter и гомологами в различных грамотрицательных бактериях» . J. Bacteriol . 179 (17): 5482–5493. doi : 10.1128/jb.179.17.5482-5493.1997 . PMC 179420 . PMID 9287004 .
- ^ Рабус Р.; Джек DL; Келли диджей; Saier MH Jr. (1999). «Транспортеры ловушек: древнее семейство экстрацитоплазматических растворенных рецептор-зависимых вторичных активных транспортеров» . Микробиология . 145 (12): 3431–3445. doi : 10.1099/00221287-145-12-3431 . PMID 10627041 .
- ^ Маллиган С.; Келли диджей; Томас Г.Х. (2007). «Трехсторонние АТФ-независимые периплазматические транспортеры: применение реляционной базы данных для анализа по всему геному частоты и организации генов транспортера». J. Mol. Микробиол. Биотехнол . 12 (3–4): 218–226. doi : 10.1159/000099643 . PMID 17587870 . S2CID 30920843 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый Маллиган С.; Фишер М.; Томас Г. (2010). «Трехсторонние АТФ-независимые периплазматические (ловушки) переносчики у бактерий и археи» . FEMS Microbiol. Преподобный 35 (1): 68–86. doi : 10.1111/j.1574-6976.2010.00236.x . PMID 20584082 .
- ^ Томас Г.Х., Саутворт Т., Леон-Кемпис М.Р., Лич А., Келли Д.Дж. (2006). «Новые лиганды для внеклеточных растворенных рецепторов двух бактериальных транспортеров ловушек» . Микробиология . 152 (2): 187–198. doi : 10.1099/mic.0.28334-0 . PMID 16385129 .
- ^ Pernil R, Herrero A, Flores E (2010). «Транспортер ловушки для пирувата и других монокарбоксилат 2-оксоцидов в цианобактерии Anabaena Sp. Штамм PCC 7120» . J. Bacteriol . 192 (22): 6089–6092. doi : 10.1128/jb.00982-10 . PMC 2976462 . PMID 20851902 .
- ^ Севери Е., Рэндл Г., Кивлин П., Уитфилд К., Янг Р., Моксон Р., Келли Д., Худ Д., Томас Г.Х. (2005). «Транспорт сиаловой кислоты у гемофила гриппа необходим для липополисахаридного сиалилирования и сывороточной устойчивости и зависит от нового трехстороннего АТФ-независимого периплазматического транспортера» . Мол Микробиол . 58 (4): 1173–1185. doi : 10.1111/j.1365-2958.2005.04901.x . PMID 16262798 . S2CID 32085592 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Маллиган С.; Geertsma er; Севери Е.; Келли диджей; Poolman B.; Томас Г.Х. (2009). «Субстрат-связывающий белок налагает направленность на электрохимический транспортер, управляемый градиентом натрия» . Прокурор Нат. Академический Наука США . 106 (6): 1778–1783. Bibcode : 2009pnas..106.1778m . doi : 10.1073/pnas.0809979106 . PMC 26444114 . PMID 19179287 .
- ^ Müller A.; Севери Е.; Маллиган С.; Watts Ag; Келли диджей; Уилсон Кс; Уилкинсон AJ; Томас Г.Х. (2006). «Сохранение структуры и механизма в первичных и вторичных транспортерах, примером которых является SIAP, фактор вирулентности связывания сиаловой кислоты из гриппа Haemophilus» (PDF) . Дж. Биол. Химический 281 (31): 22212–222222. doi : 10.1074/jbc.m603463200 . PMID 16702222 . S2CID 37483123 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Джонстон JW; Coussens np; Аллен с.; Houtman JC; Тернер К.Х; Залески А.; Рамасвами С.; Гибсон BW; Apicella MA (2008). «Характеристика сайта связывания N-ацетил-5-нейраминовой кислоты экстрацитоплазматического растворенного рецептора (SIAP) нетипируемого штамма Haemophilus influenzae 2019» . Дж. Биол. Химический 283 (2): 855–865. doi : 10.1074/jbc.m706603200 . PMID 17947229 .
- ^ Gonin S.; Arnoux P.; Pierru B.; Lavergne J.; Alonso B.; Sabaty M.; Пиньол Д. (2007). «Кристаллические структуры экстрацитоплазматического растворенного рецептора из Trap Transporter в его открытых и закрытых формах показывают димер с спиралью, требующий катиона для связывания альфа-кето» . BMC Struct. Биол . 7 : 11. DOI : 10.1186/1472-6807-7-11 . PMC 1839085 . PMID 17362499 .
- ^ Фишер М., Чжан Кей, Хаббард Р.Е., Томас Г.Х. (2010). «Поймается в ловушке: субстрат-связывающие белки во вторичном транспорте». Тенденции Микробиол . 18 (10): 471–478. doi : 10.1016/j.tim.2010.06.009 . PMID 20656493 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Hagelueken, Gregor; Питер, Мартин Ф. (3 декабря 2021 г.). «Структура HISIAQM определяет архитектуру трехсторонних АТФ-независимых периплазматических (TRAP) транспортеров». Biorxiv . doi : 10.1101/2021.12.03.471092 . S2CID 244903475 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Питер, Мартин Ф.; Hagelueken, Gregor (декабрь 2022 г.). «Структурный и механистический анализ трехстороннего АТФ-независимого транспортера периплазматической ловушки» . Природная связь . 13 (1): 4471. BIBCODE : 2022NATCO..13.4471P . doi : 10.1038/s41467-022-31907-y . PMC 9352664 . PMID 35927235 .
- ^ Ренвик К.Дж. Добсон, Джеймс С. Дэвис (14 февраля 2022 года). «Структура и механизм трехстороннего АТФ-независимого периплазматического (ловушка) транспортер». Biorxiv . doi : 10.1101/2022.02.13.480285 . HDL : 2292/65769 . S2CID 246885457 .