Транспортер аммиака
| Транспортер аммиака | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | АмтБ | ||
| Пфам | PF00909 | ||
| ИнтерПро | ИПР001905 | ||
| TCDB | 1.А.11 | ||
| Суперсемейство OPM | 13 | ||
| белок OPM | 2нс1 | ||
| |||
Транспортеры аммиака ( TC# 1.A.11 ) представляют собой структурно родственные мембранные транспортные белки, называемые белками Amt (переносчики аммиака) у бактерий и растений , пермеазы метиламмония/аммония (MEP) у дрожжей или резус-белки (Rh) у хордовых . У человека белки-резусы RhAG , RhBG и RhCG составляют семейство растворенных носителей 42. [ 2 ] RhD RhCE и Rh образуют систему групп крови . трехмерная структура белка-транспортера аммиака AmtB из Escherichia coli. определена Методом рентгеновской кристаллографии [ 3 ] [ 4 ] обнаруживают гидрофобный аммиачный канал. [ 5 ] Было обнаружено, что человеческий переносчик аммиака RhCG имеет аналогичную структуру каналов, проводящих аммиак. [ 1 ] Было предложено [ нужна ссылка ] что комплекс Rh эритроцитов представляет собой гетеротример субъединиц RhAG, RhD и RhCE , в котором RhD и RhCE могут играть роль в прикреплении аммиакпроводящей субъединицы RhAG к цитоскелету. Согласно экспериментам по восстановлению, только очищенные субъединицы RhCG могут транспортировать аммиак. [ 6 ] РХГЧ необходим для нормальной экскреции кислоты мыши. почками [ 7 ] и придатка яичка . [ 8 ]
Структура
[ редактировать ]Строение аммиачного канала кишечной палочки , [ 3 ] [ 4 ] на момент публикации представляла собой структуру с самым высоким разрешением среди всех интегральных мембранных белков. На нем показан тример субъединиц, каждый из которых состоит из 11 трансмембранных сегментов (ТМС) и обладает псевдодвойной симметрией. [ 9 ] Каждый мономер содержит гидрофобный канал, проводящий аммиак.
В то время как прокариотические белки аммиачных каналов имеют N-концевую область, которая действует как сигнальная последовательность и расщепляется в зрелом белке, [ 10 ] Гликопротеины-резусы сохраняют это как 12-ю трансмембранную спираль в зрелом белке. [ 1 ]
Специфичность субстрата
[ редактировать ]Наиболее функционально охарактеризованные члены семейства являются переносчиками поглощения аммония. [ 11 ] Некоторые, но не другие белки Amt также транспортируют метиламмоний. [ 12 ] [ 13 ] Опубликован подробный филогенетический анализ гомологов растений. [ 14 ] В E. coli NH 4 + , а не NH 3 , может быть субстратом AmtB, но споры все еще существуют. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] Если НХ 4 + транспортируется, К + возможно, служит противоионом в антипорт -процессе с K + , и этот гистидин удаляет протон из NH 4 + с получением NH 3 . [ 15 ]
Транспортная реакция
[ редактировать ]Предполагается, что реакция генерализованного транспорта, катализируемая членами семейства Amt, представляет собой:
- НХ 4 + (уходит) ⇌ НХ 4 + (в)
Механизм
[ редактировать ]Рентгеновские структуры показали, что пора белков Amt и Rh характеризуется гидрофобным участком длиной около 12 Å , в котором электронная плотность наблюдалась при кристаллографическом исследовании AmtB из Escherichia coli . Эта электронная плотность первоначально наблюдалась только тогда, когда кристаллы выращивались в присутствии аммония, и поэтому приписывалась молекулам аммиака. Белковый механизм Amt/Rh может включать однорядную диффузию молекул NH 3 . Однако пора также может быть заполнена молекулами воды. Возможное присутствие молекул воды в просвете пор требует переоценки представления о том, что белки Amt/Rh работают как простые каналы NH 3 . Действительно, функциональные эксперименты с растительными переносчиками аммония и белками Rh предполагают различные механизмы проникновения, включая пассивную диффузию NH 3 , антипорт NH 4 + /ЧАС + , транспорт NH 4 + , или котранспорт NH 3 /H + . Ламуре и др. обсудите эти механизмы в свете функциональных и симуляционных исследований транспортера AmtB. [ 18 ]
Регулирование
[ редактировать ]В E. coli ген AmtB экспрессируется только при ограниченных уровнях азота, что приводит к образованию белка AmtB. Он экспрессируется совместно с геном GlnK, который кодирует белок PII . Этот белок также является тримерным и остается в цитоплазме. [ 19 ] Он ковалентно модифицирован U/U деуридилилированной группой по Y51. Гидролизованный продукт, аденозин-5'-дифосфат, ориентирует поверхность GlnK для блокады AmtB. Когда уровень азота вне клетки повышается, аммиачный канал должен быть деактивирован, чтобы предотвратить попадание избыточного аммиака в клетку (при этом аммиак будет соединяться с глутаматом с образованием глутамина, используя АТФ и тем самым истощая запасы АТФ в клетке). Эта дезактивация достигается за счет деуридилирования белка GlnK, который затем связывается с цитоплазматической поверхностью AmtB и вставляет петлю в пору, проводящую аммиак. На кончике этой петли находится остаток аргинина , который стерически блокирует канал. [ 20 ]
Белки, связанные с переносчиками аммиака человека
[ редактировать ]RHAG , RHBG , RHCE , RHCG , RHD
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Грусвиц, Ф.; Чаудхари, С.; Хо, Джей Ди; Шлезингер, А.; Пезешки, Б.; Хо, С.-М.; Сали, А.; Вестхофф, CM; Страуд, РМ (2010). «Функция человеческого Rh на основе структуры RhCG при 2,1 А» . Труды Национальной академии наук . 107 (21): 9638–9643. дои : 10.1073/pnas.1003587107 . ПМК 2906887 . ПМИД 20457942 .
- ^ Накхул Н.Л., Хамм Л.Л. (февраль 2004 г.). «Неэритроидные резус-гликопротеины: предполагаемое новое семейство переносчиков аммония у млекопитающих». Архив Пфлюгерса . 447 (5): 807–12. дои : 10.1007/s00424-003-1142-8 . ПМИД 12920597 . S2CID 24601165 .
- ^ Перейти обратно: а б 1xqe ; Хадеми С., О'Коннелл Дж., Ремис Дж., Роблес-Кольменарес Ю., Мирке Л.Дж., Страуд Р.М. (сентябрь 2004 г.). «Механизм транспорта аммиака с помощью Amt/MEP/Rh: структура AmtB при 1,35 А». Наука . 305 (5690): 1587–94. CiteSeerX 10.1.1.133.6480 . дои : 10.1126/science.1101952 . ПМИД 15361618 . S2CID 11436509 .
- ^ Перейти обратно: а б 2у7с ; Чжэн Л., Кострева Д., Бернеш С., Винклер Ф.К., Ли XD (декабрь 2004 г.). «Механизм транспорта аммиака, основанный на кристаллической структуре AmtB Escherichia coli» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (49): 17090–5. Бибкод : 2004PNAS..10117090Z . дои : 10.1073/pnas.0406475101 . ПМК 535379 . ПМИД 15563598 .
- ^ Хадеми С., Страуд Р.М. (декабрь 2006 г.). «Семейство Amt/MEP/Rh: структура AmtB и механизм проводимости газообразного аммиака». Физиология . 21 (6): 419–29. дои : 10.1152/физиол.00051.2005 . ПМИД 17119155 .
- ^ Муро-Шантелуп И., Коше С., Чами М., Женетет С., Зиди-Яхиауи Н., Энгель А., Колин Ю., Бертран О., Рипош П. (2010). Фатурос Д. (ред.). «Функциональное восстановление в липосомах очищенного аммиачного канала РХГЧ человека» . ПЛОС ОДИН . 5 (1): e8921. Бибкод : 2010PLoSO...5.8921M . дои : 10.1371/journal.pone.0008921 . ПМК 2812482 . ПМИД 20126667 .
- ^ Вагнер К.А., Девюйст О., Бельж Х., Буржуа С., Улье П. (январь 2011 г.). «Белок-резус RhCG: новый взгляд на транспорт аммония и дистальное подкисление мочи» (PDF) . Почки Интернешнл . 79 (2): 154–61. дои : 10.1038/ki.2010.386 . ПМИД 20927037 .
- ^ Бивер С., Бельж Х., Буржуа С., Ван Воорен П., Новик М., Скои С., Улье П., Шпирер Дж., Шпирер С., Вагнер К.А., Девюйст О., Марини А.М. (ноябрь 2008 г.). «Роль резус-фактора Rhcg в почечной экскреции аммония и мужской фертильности». Природа . 456 (7220): 339–43. Бибкод : 2008Natur.456..339B . дои : 10.1038/nature07518 . ПМИД 19020613 . S2CID 205215412 .
- ^ Конрой М.Дж., Джеймисон С.Дж., Блейки Д., Кауфманн Т., Энгель А., Фотиадис Д., Меррик М., Буллоу П.А. (декабрь 2004 г.). «Электронная и атомно-силовая микроскопия тримерного переносчика аммония AmtB» . Отчеты ЭМБО . 5 (12): 1153–8. дои : 10.1038/sj.embor.7400296 . ПМК 1299191 . ПМИД 15568015 .
- ^ Торнтон Дж., Блейки Д., Скэнлон Э., Меррик М. (май 2006 г.). «Белок аммиачных каналов AmtB из Escherichia coli представляет собой политопный мембранный белок с расщепляемым сигнальным пептидом» . Письма FEMS по микробиологии . 258 (1): 114–20. дои : 10.1111/j.1574-6968.2006.00202.x . ПМИД 16630265 .
- ^ Супен, Эрик; Король, Натали; Фейлд, Эйтне; Лю, Филипп; Нийоги, Кришна К.; Хуан, Ченг-Хан; Кусту, Сидней (28 мая 2002 г.). «Резус-экспрессия у зеленой водоросли регулируется CO(2)» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (11): 7769–7773. Бибкод : 2002PNAS...99.7769S . дои : 10.1073/pnas.112225599 . ISSN 0027-8424 . ПМК 124347 . ПМИД 12032358 .
- ^ Муса-Азиз, Раиф; Чен, Ли-Мин; Пеллетье, Марк Ф.; Борон, Уолтер Ф. (31 марта 2009 г.). «Относительная селективность AQP1, AQP4, AQP5, AmtB и RhAG по CO2/NH3» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (13): 5406–5411. Бибкод : 2009PNAS..106.5406M . дои : 10.1073/pnas.0813231106 . ISSN 1091-6490 . ПМК 2664022 . ПМИД 19273840 .
- ^ Андраде, Сусана Л.А.; Эйнсл, Оливер (1 декабря 2007 г.). «Семейство белков-переносчиков аммония Amt/Mep/Rh» . Молекулярная мембранная биология . 24 (5–6): 357–365. дои : 10.1080/09687680701388423 . ISSN 0968-7688 . ПМИД 17710640 . S2CID 41937253 .
- ^ фон Витгенштейн, Нил Дж.Дж.Б.; Ле, Куонг Х.; Хокинс, Барбара Дж.; Эльтинг, Юрген (01 января 2014 г.). «Эволюционная классификация переносчиков аммония, нитратов и пептидов у наземных растений» . Эволюционная биология BMC . 14:11 . дои : 10.1186/1471-2148-14-11 . ISSN 1471-2148 . ПМЦ 3922906 . ПМИД 24438197 .
- ^ Перейти обратно: а б Фонг, Ребекка Н.; Ким, Кван-Со; Ёшихара, Коринн; Инвуд, Уильям Б.; Кусту, Сидней (20 ноября 2007 г.). «Замена W148L в аммониевом канале AmtB Escherichia coli увеличивает поток и указывает на то, что субстратом является ион» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (47): 18706–18711. Бибкод : 2007PNAS..10418706F . дои : 10.1073/pnas.0709267104 . ISSN 1091-6490 . ПМК 2141841 . ПМИД 17998534 .
- ^ Исикита, Хироши; Баттон, Эрнст-Вальтер (7 февраля 2007 г.). «Состояния протонирования аммиака/аммония в гидрофобной поре белка-переносчика аммиака AmtB». Журнал Американского химического общества . 129 (5): 1210–1215. дои : 10.1021/ja066208n . ISSN 0002-7863 . ПМИД 17263403 .
- ^ Жавель, Арно; Лупо, Доменико; Чжэн, Лэй; Ли, Сяо-Дань; Винклер, Фриц К.; Меррик, Майк (22 декабря 2006 г.). «Необычное расположение двойников в порах аммиачных каналов имеет важное значение для проводимости подложки» . Журнал биологической химии . 281 (51): 39492–39498. дои : 10.1074/jbc.M608325200 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 17040913 .
- ^ Ламуре, Г.; Жавель, А.; Бадай, С.; Ван, С.; Бернеш, С. (1 сентября 2010 г.). «Транспортные механизмы семейства транспортеров аммония». Клиническая и биологическая трансфузия . 17 (3): 168–175. дои : 10.1016/j.tracli.2010.06.004 . ISSN 1953-8022 . ПМИД 20674437 .
- ^ Дюран А., Меррик М. (октябрь 2006 г.). «Анализ комплекса AmtB-GlnK Escherichia coli In vitro выявил стехиометрическое взаимодействие и чувствительность к АТФ и 2-оксоглутарату» . Журнал биологической химии . 281 (40): 29558–67. дои : 10.1074/jbc.M602477200 . ПМИД 16864585 .
- ^ 2 нуу ; Конрой М.Дж., Дюран А., Лупо Д., Ли XD, Буллоу П.А., Винклер Ф.К., Меррик М. (январь 2007 г.). «Кристаллическая структура комплекса AmtB-GlnK Escherichia coli показывает, как GlnK регулирует канал аммиака» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (4): 1213–8. Бибкод : 2007PNAS..104.1213C . дои : 10.1073/pnas.0610348104 . ПМЦ 1783118 . ПМИД 17220269 .
На момент редактирования в этой статье используется контент из «1.A.11 The Ammonium Channel Transporter (Amt) Family» , который лицензируется таким образом, что разрешается повторное использование в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License. Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License , но не под лицензией ГФДЛ . Все соответствующие условия должны быть соблюдены.