Transportér amoniaku - Ammonia transporter

Transportér amoniaku
Rhcg 3hd6.png
Lidský glykoprotein Rhesus C. PDB 3hd6[1]
Identifikátory
SymbolAmtB
PfamPF00909
InterProIPR001905
TCDB1.A.11
OPM nadčeleď13
OPM protein2ns1

Transportéry amoniaku (TC # 1.A.11 ) jsou strukturálně příbuzné membránové transportní proteiny nazývané Amt proteiny (transportéry amoniaku) v bakterie a rostliny, permeáty methylamonium / amonné (MEP) v droždí nebo proteiny Rhesus (Rh) v strunatci. U lidí je RhAG, RhBG, a RhCG Rhesus proteiny tvoří rodina nosičů rozpuštěných látek 42[2] zatímco RhD a RhCE tvoří Systém krevních skupin Rh. Trojrozměrná struktura amoniakového transportního proteinu AmtB z Escherichia coli bylo určeno rentgenová krystalografie[3][4] odhalující hydrofobní amoniak kanál.[5] Bylo zjištěno, že lidský transportér amoniaku RhCG má podobnou strukturu kanálu, který vede amoniak.[1] Bylo navrženo[Citace je zapotřebí ] že červená krvinka Rh komplex je heterotrimer RhAG, RhD, a RhCE podjednotky, ve kterých by RhD a RhCE mohly hrát roli při ukotvení podjednotky RhAG, která vede amoniak, do cytoskeletu. Na základě rekonstitučních experimentů mohou samotné přečištěné podjednotky RhCG fungovat k přenosu amoniaku.[6] Normální je vyžadován RhCG vylučování kyselin myší ledviny[7] a nadvarlete.[8]

Struktura

Struktura čpavkového kanálu z E-coli,[3][4] byla v době svého vydání strukturou s nejvyšším rozlišením jakéhokoli integrálního membránového proteinu. Zobrazuje ořezávač podjednotek, z nichž každá je složena z 11 transmembránové segmenty (TMS) a obsahující pseudonásobnou symetrii.[9] Každý monomer obsahuje hydrofobní vodivý kanál amoniaku.

Zatímco proteiny prokaryotického amoniakového kanálu mají N-koncovou oblast, která funguje jako signální sekvence a je štěpena ve zralém proteinu,[10] glykoproteiny Rhesus si to zachovávají jako 12. transmembránovou šroubovici ve zralém proteinu.[1]

Specifičnost podkladu

Nejvíce funkčně charakterizovanými členy rodiny jsou transportéry pro příjem amoniaku.[11] Některé, ale ne jiné proteiny Amt, také transportují methylamonium.[12][13] Byly publikovány podrobné fylogenetické analýzy rostlinných homologů.[14] v E-coli, NH4+, spíše než NH3, může být substrátem AmtB, ale stále existuje kontroverze.[15][16][17] Pokud NH4+ je přepravován, K.+ případně slouží jako protiion v antiport proces s K.+a ten jeden histidin odstraňuje proton z NH4+ čímž se získá NH3.[15]

Transportní reakce

Generalizovaná transportní reakce katalyzovaná členy rodiny Amtových se navrhuje:

NH4+ (out) ⇌ NH4+ (v)

Mechanismus

Rentgenové struktury odhalily, že póry proteinů Amt a Rh jsou charakterizovány hydrofobní částí asi 12 A dlouhý, ve kterém byla elektronová hustota pozorována při krystalografické studii AmtB z Escherichia coli. Tato elektronická hustota byla zpočátku pozorována pouze tehdy, když byly krystaly pěstovány v přítomnosti amoniaku, a byla tak přičítána molekulám amoniaku. Mechanismus proteinu Amt / Rh může zahrnovat difúzi NH v jednom souboru3 molekuly. Pór však mohl být také naplněn molekulami vody. Možná přítomnost molekul vody v lumenu pórů vyžaduje přehodnocení představy, že proteiny Amt / Rh fungují jako prostý NH3 kanály. Funkční experimenty na transportérech amonných rostlin a proteinech Rh skutečně naznačují řadu mechanismů prostupu, včetně pasivní difúze NH3antiport NH4+/ H+, přeprava NH4+, nebo kotransport NH3/ H+. Lamoureux et al. diskutovat o těchto mechanismech ve světle funkčních a simulačních studií na transportéru AmtB.[18]

Nařízení

v E-coli gen AmtB je exprimován pouze při omezených hladinách dusíku, čímž se získá protein AmtB. Je koexprimován s genem GlnK, který kóduje a PII protein. Tento protein je také trimerický a zůstává v cytoplazmě.[19] Je kovalentně modifikován U / U deuridylylovanou skupinou na Y51. Hydrolyzovaný produkt, adenosin 5'-difosfát, orientuje povrch GlnK pro blokádu AmtB. Když hladina dusíku mimo buňku stoupá, musí být amoniakový kanál deaktivován, aby se zabránilo vstupu nadměrného amoniaku do buňky (kde by se amoniak kombinoval s glutamátem za vzniku glutaminu, s využitím ATP a tím vyčerpání rezerv ATP buňky). Této deaktivace se dosáhne deuridylylací proteinu GlnK, který se poté váže na cytoplazmatický povrch AmtB a vloží smyčku do póru vedoucího amoniak. Na špičce této smyčky je arginin zbytek, který stéricky blokuje kanál.[20]

Lidské proteiny spojené s transportérem amoniaku

RHAG, RHBG, RHCE, RHCG RHD

Reference

  1. ^ A b C Gruswitz, F .; Chaudhary, S .; Ho, J. D .; Schlessinger, A .; Pezeshki, B .; Ho, C.-M .; Sali, A .; Westhoff, C. M .; Stroud, R. M. (2010). "Funkce lidského Rh na základě struktury RhCG při 2,1 A". Sborník Národní akademie věd. 107 (21): 9638–9643. doi:10.1073 / pnas.1003587107. PMC  2906887. PMID  20457942.
  2. ^ Nakhoul NL, Hamm LL (únor 2004). „Non-erytroidní glykoproteiny Rh: domnělá nová rodina savčích amoniových transportérů“. Archiv Pflügers. 447 (5): 807–12. doi:10.1007 / s00424-003-1142-8. PMID  12920597. S2CID  24601165.
  3. ^ A b 1xqe; Khademi S, O'Connell J, Remis J, Robles-Colmenares Y, Miercke LJ, Stroud RM (září 2004). „Mechanismus transportu amoniaku Amt / MEP / Rh: struktura AmtB při 1,35 A“. Věda. 305 (5690): 1587–94. CiteSeerX  10.1.1.133.6480. doi:10.1126 / science.1101952. PMID  15361618. S2CID  11436509.
  4. ^ A b 2u7c; Zheng L, Kostrewa D, Bernèche S, Winkler FK, Li XD (prosinec 2004). „Mechanismus transportu amoniaku založený na krystalové struktuře AmtB z Escherichia coli“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 101 (49): 17090–5. doi:10.1073 / pnas.0406475101. PMC  535379. PMID  15563598.
  5. ^ Khademi S, Stroud RM (prosinec 2006). "Rodina Amt / MEP / Rh: struktura AmtB a mechanismus vedení plynného amoniaku". Fyziologie. 21 (6): 419–29. doi:10.1152 / fyziol. 00051.2005. PMID  17119155.
  6. ^ Mouro-Chanteloup I, Cochet S, Chami M, Genetet S, Zidi-Yahiaoui N, Engel A, Colin Y, Bertrand O, Ripoche P (2010). Fatouros D (ed.). "Funkční rekonstituce čištěného lidského kanálu amoniaku RhCG v liposomech". PLOS ONE. 5 (1): e8921. doi:10.1371 / journal.pone.0008921. PMC  2812482. PMID  20126667.
  7. ^ Wagner CA, Devuyst O, Belge H, Bourgeois S, Houillier P (leden 2011). „Protein rhesus RhCG: nová perspektiva v transportu amonia a distálním okyselení moči“ (PDF). Ledviny International. 79 (2): 154–61. doi:10.1038 / ki.2010.386. PMID  20927037.
  8. ^ Biver S, Belge H, Bourgeois S, Van Vooren P, Nowik M, Scohy S, Houillier P, Szpirer J, Szpirer C, Wagner CA, Devuyst O, Marini AM (listopad 2008). "Role Rhesus faktoru Rhcg při vylučování amoniakem ledvinami a mužské plodnosti". Příroda. 456 (7220): 339–43. doi:10.1038 / nature07518. PMID  19020613. S2CID  205215412.
  9. ^ Conroy MJ, Jamieson SJ, Blakey D, Kaufmann T, Engel A, Fotiadis D, Merrick M, Bullough PA (prosinec 2004). „Mikroskopie elektronů a atomových sil trimerního amonného transportéru AmtB“. Zprávy EMBO. 5 (12): 1153–8. doi:10.1038 / sj.embor.7400296. PMC  1299191. PMID  15568015.
  10. ^ Thornton J, Blakey D, Scanlon E, Merrick M (květen 2006). „Protein čpavkového kanálu AmtB z Escherichia coli je polytopický membránový protein se štěpitelným signálním peptidem“. Mikrobiologické dopisy FEMS. 258 (1): 114–20. doi:10.1111 / j.1574-6968.2006.00202.x. PMID  16630265.
  11. ^ Soupene, Eric; King, Natalie; Feild, Eithne; Liu, Phillip; Niyogi, Krishna K .; Huang, Cheng-Han; Kustu, Sydney (2002-05-28). „Exprese Rhesus v zelené řase je regulována CO (2)“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 99 (11): 7769–7773. doi:10.1073 / pnas.112225599. ISSN  0027-8424. PMC  124347. PMID  12032358.
  12. ^ Musa-Aziz, Raif; Chen, Li-Ming; Pelletier, Marc F .; Boron, Walter F. (2009-03-31). „Relativní CO2 / NH3 selektivity AQP1, AQP4, AQP5, AmtB a RhAG“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 106 (13): 5406–5411. doi:10.1073 / pnas.0813231106. ISSN  1091-6490. PMC  2664022. PMID  19273840.
  13. ^ Andrade, Susana L. A .; Einsle, Oliver (01.12.2007). "Rodina Amt / Mep / Rh rodiny amonných transportních proteinů". Molekulární membránová biologie. 24 (5–6): 357–365. doi:10.1080/09687680701388423. ISSN  0968-7688. PMID  17710640. S2CID  41937253.
  14. ^ von Wittgenstein, Neil J. J. B .; Le, Cuong H .; Hawkins, Barbara J .; Ehlting, Jürgen (01.01.2014). "Evoluční klasifikace amonných, dusičnanových a peptidových transportérů v suchozemských rostlinách". BMC Evoluční biologie. 14: 11. doi:10.1186/1471-2148-14-11. ISSN  1471-2148. PMC  3922906. PMID  24438197.
  15. ^ A b Fong, Rebecca N .; Kim, Kwang-Seo; Yoshihara, Corinne; Inwood, William B .; Kustu, Sydney (2007-11-20). „Substituce W148L v amonném kanálu Escherichia coli AmtB zvyšuje tok a naznačuje, že substrát je iont“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 104 (47): 18706–18711. doi:10.1073 / pnas.0709267104. ISSN  1091-6490. PMC  2141841. PMID  17998534.
  16. ^ Ishikita, Hiroši; Knapp, Ernst-Walter (07.02.2007). "Protonační stavy amoniaku / amonia v hydrofobním póru amoniakového transportního proteinu AmtB". Journal of the American Chemical Society. 129 (5): 1210–1215. doi:10.1021 / ja066208n. ISSN  0002-7863. PMID  17263403.
  17. ^ Javelle, Arnaud; Lupo, Domenico; Zheng, Lei; Li, Xiao-Dan; Winkler, Fritz K .; Merrick, Mike (2006-12-22). „Pro vodivost substrátu je nezbytné neobvyklé uspořádání v póru amoniakových kanálů“. The Journal of Biological Chemistry. 281 (51): 39492–39498. doi:10,1074 / jbc.M608325200. ISSN  0021-9258. PMID  17040913.
  18. ^ Lamoureux, G .; Javelle, A .; Baday, S .; Wang, S .; Bernèche, S. (01.09.2010). "Transportní mechanismy v rodině amonných transportérů". Transfusion Clinique et Biologique: Journal de la Société Française de Transfusion Sanguine. 17 (3): 168–175. doi:10.1016 / j.tracli.2010.06.004. ISSN  1953-8022. PMID  20674437.
  19. ^ Durand A, Merrick M (říjen 2006). „In vitro analýza komplexu AmtB-GlnK z Escherichia coli odhaluje stechiometrickou interakci a citlivost na ATP a 2-oxoglutarát“. The Journal of Biological Chemistry. 281 (40): 29558–67. doi:10,1074 / jbc.M602477200. PMID  16864585.
  20. ^ 2nuu; Conroy MJ, Durand A, Lupo D, Li XD, Bullough PA, Winkler FK, Merrick M (leden 2007). „Krystalová struktura AmtB-GlnK komplexu Escherichia coli ukazuje, jak GlnK reguluje amoniakální kanál“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 104 (4): 1213–8. doi:10.1073 / pnas.0610348104. PMC  1783118. PMID  17220269.

Do tato úprava, tento článek používá obsah z „1.A.11 Rodina transportérů amonných kanálů (Amt)“, který je licencován způsobem, který umožňuje opětovné použití v rámci Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License, ale ne pod GFDL. Je třeba dodržovat všechny příslušné podmínky.