Monovalentní kation: protonový antiporter-2 - Monovalent cation:proton antiporter-2 - Wikipedia

The Monovalentní kation: Rodina Proton Antiporter-2 (CPA2) (TC # 2.A.37 ) je středně velká rodina přepravců patřících do CPA nadčeleď. Členové rodiny CPA2 byli nalezeni v bakteriích, archeaách a eukaryotech. Proteiny rodiny CPA2 se skládají z 333 až 900 aminoacylových zbytků a vykazují 10 až 14 transmembránových a-šroubovicových klíčů (TMS).[1][2]

Homologie

Některé organismy mají více CPA2 paralogů. Tím pádem, E-coli má tři, Methanococcus jannaschii má čtyři a Synechocystis sp. má pět paralogy. Systém odtoku draslíku, Kef, chrání bakterie před škodlivými účinky elektrofilních sloučenin okyselením cytoplazmy. Kef je inhibován glutathion (GSH), ale aktivovaný glutathion-S-konjugáty (GS-X) vytvořený v přítomnosti elektrofilů. GSH a GS-X se vážou na překrývající se místa na Kef, která jsou umístěna v cytosolické regulační doméně.[1]

Funkce

Mezi funkčně dobře charakterizované členy rodiny patří:

  1. KefB / KefC K.+ efluxní proteiny E-coli (tj., TC # 2.A.37.1.3 a TC # 2.A.37.1.1 ), které mohou být schopné katalyzovat jak K.+/ H+ antiport a K.+ uniport, v závislosti na podmínkách [3][4][5]
  2. Na+/ H+ antiporter z Enterococcus hirae (tj., NapA, TC # 2.A.37.2.1 ) [6]
  3. K.+/ H+ antiporter z S. cerevisiae (tj., Kha1, TC # 2.A.37.4.1 ). Bylo navrženo, že za normálních fyziologických podmínek mohou tyto proteiny fungovat v podstatě stejným mechanismem.

KefC a KefB z E-coli jsou zodpovědní za glutathion -zámek K.+ výtok.[7][8] Každý z těchto proteinů sestává z transmembránové hydrofobní N-koncové domény a méně konzervované C-koncové hydrofilní domény. Každý protein interaguje s druhým proteinem kódovaným geny, které překrývají gen kódující primární transportér. KefC pomocným proteinem je YabF, zatímco KefB pomocným proteinem je YheR. Tyto pomocné proteiny stimulují transportní aktivitu asi 10krát.[9] Tyto proteiny jsou důležité pro přežití buněk během expozice toxickým metabolitům, pravděpodobně proto, že mohou uvolňovat K.+, umožňující H+ absorpce. Aktivace KefB nebo KefC K.+ efluxní systém se vyskytuje pouze v přítomnosti glutathionu a reaktivního elektrofil jako methylglyoxal nebo N-ethylmaleimid. Tvorba methylglyoxal-glutathionového konjugátu, S-laktoylglutathionu, je katalyzována glyoxalázou I a S-laktoylglutathion aktivuje KefB a KefC.[10] H+ absorpce (okyselení cytoplazma ) doprovázející nebo následující K.+ eflux může sloužit jako další ochranný mechanismus proti elektrofilní toxicitě.[4][7][8][11] Inhibice transportu glutathionem byla zvýšena o NADH.[12]

Gramnegativní bakterie jsou chráněny proti toxickým elektrofilním sloučeninám pomocí glutathionem řízených efluxních systémů draslíku (Kef), které modulují cytoplazmatické pH. Roosild a kol. (2010) objasnili mechanismus brány prostřednictvím strukturální a funkční analýzy E-coli KefC. Odhalený mechanismus může vysvětlit, jak jemné chemické rozdíly v derivátech glutathionu mohou mít opačné účinky na funkci kanálu.[13] Kef kanály jsou regulovány transportem draslíku a NAD vazebné (KTN) domény, které snímají jak redukovaný glutathion, který inhibuje aktivitu Kef, tak glutathionové adukty, které se tvoří během elektrofilní detoxifikace a aktivují Kef. Roosild a kol. (2010) zjistili, že snížený glutathion stabilizuje mezidoménovou asociaci mezi dvěma záhyby KTN, zatímco velké adukty tuto interakci stericky narušují. F441 je identifikován jako klíčový zbytek rozlišující mezi redukovaným glutathionem a jeho konjugáty. Ukázali zásadní strukturální změnu ve vazbě aktivačního ligandu na protein domény KTN.[13]

Protein MagA z Magnetospirillum sp. Uvádí se, že kmen AMB-1 je nezbytný pro syntézu bakteriálních magnetických částic. The magA Gen podléhá transkripční aktivaci nedostatkem železa.[14] To však ukázala novější zpráva magA mutanti obou Magnetospirillum magneticum AMB-1 a M. gryphiswaldense MSR-1 tvořil divoký typ magnetosomy bez vady růstu.[15] Jeho transportní funkce není známa. Proteiny GerN a GrmA z Bacillus cereus a Bacillus megaterium respektive jsou proteiny klíčení spor, které mohou vyměňovat Na+ pro H+ a / nebo K.+.[16] Homhue AmhT z Bacillus pseudofirmus přepravuje oba K.+ a NH4+, ovlivňuje homeostázu amoniaku a je pro normální stav vyžadována sporulace a klíčení. Identifikace těchto proteinů jako členů rodiny CPA2 ukazuje, že je vyžadován monovalentní transport kationtů Bacil tvorba a klíčení spór.[17]

Transportní reakce

Zobecněná transportní reakce katalyzovaná členy rodiny CPA2 je:

M+ (v) + nH+ (ven) ⇌ M+ (ven) + nH+ (v).

(Režim zprostředkovaný nosičem)

Někteří členové mohou také katalyzovat:

M+ (v) ⇌ M+ (ven).

(Režim zprostředkovaný kanálem)

Viz také

Reference

  1. ^ A b Healy J, Ekkerman S, Pliotas C, Richard M, Bartlett W, Grayer SC, Morris GM, Miller S, Booth IR, Conway SJ, Rasmussen T (duben 2014). „Porozumění strukturálním požadavkům na aktivátory bakteriálního efluxního systému draslíku Kef“. Biochemie. 53 (12): 1982–92. doi:10.1021 / bi5001118. PMC  4004266. PMID  24601535.
  2. ^ „2.A.37 Monovalentní kation: Rodina Proton Antiporter-2 (CPA2)“. Databáze klasifikace transportérů. Citováno 2016-03-16.
  3. ^ Bakker EP, Borchard A, Michels M, Altendorf K, Siebers A (září 1987). „Vysoce afinitní systém absorpce draslíku v Bacillus acidocaldarius vykazující imunologickou zkříženou reaktivitu se systémem Kdp z Escherichia coli“. Journal of Bacteriology. 169 (9): 4342–8. doi:10.1128 / jb.169.9.4342-4348.1987. PMC  213750. PMID  2957359.
  4. ^ A b Booth, I.R .; Jones, M. A.; McLaggan, D; Nikolaev, Y (1996). Konings, W.N. (ed.). Bakteriální iontové kanály. Transportní procesy v eukaryotických a prokaryotických organizmech. 2. New York: Elsevier Press. ISBN  978-0-444-82442-4.
  5. ^ Munro AW, Ritchie GY, Lamb AJ, Douglas RM, Booth IR (březen 1991). „Klonování a sekvence DNA genu pro glutathionem regulovaný systém odtoku draslíku KefC z Escherichia coli“. Molekulární mikrobiologie. 5 (3): 607–16. doi:10.1111 / j.1365-2958.1991.tb00731.x. PMID  2046548. S2CID  23871816.
  6. ^ Waser M, Hess-Bienz D, Davies K, Solioz M (březen 1992). „Klonování a narušení domnělého genu NaH-antiporter Enterococcus hirae“. The Journal of Biological Chemistry. 267 (8): 5396–400. PMID  1312090.
  7. ^ A b Ferguson GP, ​​Munro AW, Douglas RM, McLaggan D, Booth IR (září 1993). "Aktivace draslíkových kanálů během detoxikace metabolitů v Escherichia coli". Molekulární mikrobiologie. 9 (6): 1297–303. doi:10.1111 / j.1365-2958.1993.tb01259.x. PMID  7934942. S2CID  26045169.
  8. ^ A b Ferguson GP, ​​Nikolaev Y, McLaggan D, Maclean M, Booth IR (únor 1997). „Přežití během expozice elektrofilnímu činidlu N-ethylmaleimidu v Escherichia coli: role draslíkových kanálů KefB a KefC“. Journal of Bacteriology. 179 (4): 1007–12. doi:10.1128 / jb.179.4.1007-1012.1997. PMC  178791. PMID  9023177.
  9. ^ Miller S, Ness LS, Wood CM, Fox BC, Booth IR (listopad 2000). „Identifikace pomocného proteinu, YabF, požadovaného pro aktivitu efluxního systému draslíku řízeného glutathionem KefC v Escherichia coli“. Journal of Bacteriology. 182 (22): 6536–40. doi:10.1128 / jb.182.22.6536-6540.2000. PMC  94807. PMID  11053405.
  10. ^ MacLean MJ, Ness LS, Ferguson GP, ​​Booth IR (únor 1998). „Role glyoxalázy I při detoxikaci methylglyoxalu a při aktivaci efluxního systému KefB K + v Escherichia coli“. Molekulární mikrobiologie. 27 (3): 563–71. doi:10.1046 / j.1365-2958.1998.00701.x. PMID  9489668. S2CID  10720918.
  11. ^ Stumpe, S .; Schlösser, A .; Schleyer, M .; Bakker, E. P. (01.01.1996). „Kapitola 21 Cirkulace K + přes membránu prokaryotických buněk: systémy absorpce K +“. V W.N. Konings, H. R. Kaback a J. S. Lolkema (ed.). Transportní procesy v eukaryotických a prokaryotických organizmech. Transportní procesy v eukaryotických a prokaryotických organizmech. 2. Severní Holandsko. 473–499. doi:10.1016 / s1383-8121 (96) 80062-5. ISBN  9780444824424.
  12. ^ Fujisawa M, Ito M, Krulwich TA (srpen 2007). „Tři dvousložkové transportéry s vlastnostmi podobnými kanálu mají monovalentní kationtovou / protonovou antiportovou aktivitu“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 104 (33): 13289–94. Bibcode:2007PNAS..10413289F. doi:10.1073 / pnas.0703709104. PMC  1948933. PMID  17679694.
  13. ^ A b Roosild TP, Castronovo S, Healy J, Miller S, Pliotas C, Rasmussen T, Bartlett W, Conway SJ, Booth IR (listopad 2010). „Mechanismus odtoku draslíku řízeného ligandem v bakteriálních patogenech“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 107 (46): 19784–9. Bibcode:2010PNAS..10719784R. doi:10.1073 / pnas.1012716107. PMC  2993342. PMID  21041667.
  14. ^ Nakamura C, Kikuchi T, Burgess JG, Matsunaga T (červenec 1995). „Exprese regulovaná železem a lokalizace membrány proteinu magA v kmenu AMB-1 Magnetospirillum sp.“. Journal of Biochemistry. 118 (1): 23–7. doi:10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a124884. PMID  8537318.
  15. ^ Uebe R, Henn V, Schüler D (březen 2012). „Protein MagA Magnetospirilla se nepodílí na biomineralizaci bakteriálních magnetitů“. Journal of Bacteriology. 194 (5): 1018–23. doi:10.1128 / JB.06356-11. PMC  3294778. PMID  22194451.
  16. ^ Southworth TW, Guffanti AA, Moir A, Krulwich TA (říjen 2001). „GerN, protein klíčení endospór Bacillus cereus, je antiporter Na (+) / H (+) - K (+)“. Journal of Bacteriology. 183 (20): 5896–903. doi:10.1128 / JB.183.20.5896-5903.2001. PMC  99667. PMID  11566988.
  17. ^ Tani K, Watanabe T, Matsuda H, Nasu M, Kondo M (01.01.1996). „Klonování a sekvenování genu pro klíčení spor Bacillus megaterium ATCC 12872: podobnosti s genem NaH-antiporter z Enterococcus hirae“. Mikrobiologie a imunologie. 40 (2): 99–105. doi:10.1111 / j.1348-0421.1996.tb03323.x. PMID  8867604. S2CID  7130059.

Další čtení

Do tato úprava, tento článek používá obsah z „2.A.37 Monovalentní kation: Rodina Proton Antiporter-2 (CPA2)“, 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.