Transportéry absorpce nikotinamidu ribonukleosidu - Nicotinamide ribonucleoside uptake transporters

Identifikátory
SymbolPnuC
PfamPF04973
TCDB4.B.1
OPM nadčeleď377
OPM protein4qtn

The Rodina nikotinamid ribonukleosidů (NR) pro absorpci permeázy (PnuC) (TC # 4.B.1 ) je rodina transmembránových transportérů, která je součástí TOG superrodina.[1] Blízké PnuC homology se nacházejí v široké škále Gramnegativní a Grampozitivní bakterie, archaea a eukaryoty.[2]

Funkce

PnuC Salmonella typhimurium a Haemophilus influenzae Předpokládá se, že fungují kooperativně s homology NadR, multifunkčními proteiny, které se společně s PnuC účastní NR fosforylace, doprava a transkripční regulace.[3][4][5] NadR, cytoplazmatický protein, který je částečně asociován s membránou, obsahuje jeden dobře konzervovaný a jeden špatně konzervovaný mononukleotid vázající konsensuální sekvence (G-X4 GKS). Řídí transport a může způsobit, že transport bude reagovat na vnitřní hladiny pyridinových nukleotidů. Zatímco jeho N-koncová polovina funguje jako represor, její C-koncová polovina funguje jako NR kináza v procesu domnělé skupinové translokace.[6]

PnuC Haemophilus influenzae

The H. influenzae Bylo prokázáno, že homolog transportuje NR z periplazmy do cytoplazmy. Pro absorpci NR je nutná fosforylace NR pomocí NadR. Ribonukleosid kináza (RNK) doména má obojí Walker A. a Walker B motivy, odpovědný za vazbu ATP a přenos fosforylu. Kromě toho byla v RNK identifikována navrhovaná LID doména. LID domény byly nalezeny v jiných kinázách a tyto domény jsou oblasti, které jsou schopné se po vazbě na substrát pohybovat. Jsou zodpovědní za koordinaci tří odlišných konformací, otevřeného stavu v nepřítomnosti substrátu, částečně uzavřeného stavu po navázání substrátu a plně uzavřeného stavu, pokud jsou přítomny oba substráty.

v H. influenzae, NR vstupuje do NAD+ cesta resyntézy po fosforylace NMN a následně NAD+ se syntetizuje z NMN a ATP prostřednictvím aktivity NMN adenylyl transferázy.[7][8] NadR představuje multifunkční komplex regulátor / enzym schopný integrovat několik funkcí, jako je enzymatická katalýza, transport a transkripční regulační aktivity.

Další složky potřebné k absorpci

Součásti H. influenzae cesta nezbytná pro NAD+Byla stanovena absorpce NMN a NR. Merdanovic a kol. charakterizoval dva enzymy, nukleotidovou fosfatázu vnější membrány a NAD+ nukleotidáza (NadN) umístěná v periplazmě.[9][10][11] Ukázali, že NAD+ a NMN procházejí vnější membránou hlavně prostřednictvím porinu OmpP2.[12]

Pouze NR lze využít pomocí transportního systému PnuC umístěného ve vnitřní membráně.[13][14] The pnuC genový produkt je protein, který je zodpovědný za hlavní tok substrátu NR do cytoplazmy. Studie Merdanovic et al. naznačuje, že aktivita RNK NadR určuje transport NR a je negativně regulována cytoplazmatickým NAD+ inhibice zpětné vazby. Proto je absorpce NR pod kontrolou zpětné vazby NadR.[4]

ATP, ne hnací síla protonu, se zdá být vyžadováno pro absorpci NR. Hnací silou pro příjem NR prostřednictvím PnuC je tedy fosforylace NR pomocí NadR. Lze uvažovat o dohodnutém skupinovém translokačním mechanismu, při kterém NadR usnadňuje disociaci NR z PnuC fosforylací na NMN, čímž zabraňuje úniku NR.

Transportní reakce

Navrhovaná transportní reakce katalyzovaná PnuC a NadR je:[2]

NR (out) + ATP (in) → NMN (in) + ADP (in).

Struktura

PnuC Salmonella typhimurium a Haemophilus influenzae jsou integrální membránové proteiny, 239 a 226 aminoacylových zbytků (aas) na délku, se 7 domnělými transmembránový α-šroubovicové segmenty.

Struktura NadR byla stanovena.[15] Mutace v nadR gen, který interferuje s absorpcí NR, se vyskytuje v C-terminál část NadR.[16] A helix-turn-helix DNA vazebná doména přítomná v NadR z S. enterica serovar Typhimurium [16] nelze najít v homologu NadR z H. influenzae. Proto bylo navrženo, aby v H. influenzae NadR nemá regulační funkci na úrovni transkripce.[7] Struktury lidské NR kinázy 1 (2QL6_P) s navázanými nukleotidovými a nukleosidovými substráty byly vyřešeny.[17] Je strukturálně podobný Rossmann fold metabolit kinázy.

Ukázalo se, že PnuC celkově vypadá jako SWEET vrátní,[18] podpora závěru, že tyto dvě rodiny jsou členy nadrodiny TOG.[1]

Krystalové struktury

Protein NadR z H. influenzae PDB: 1LW7​

NR transportér PnuC PDB: 4QTN​

Reference

  1. ^ A b Yee DC, Shlykov MA, Västermark A, Reddy VS, Arora S, Sun EI, Saier MH (listopad 2013). „Nadrodina receptoru spojeného s proteinem transportér-opsin-G (TOG)“. FEBS Journal. 280 (22): 5780–800. doi:10.1111 / febs.12499. PMC  3832197. PMID  23981446.
  2. ^ A b Saier, MH ml. "4.B.1 Rodina nikotinamid ribonukleosidů (NR) pro absorpci permeázy (PnuC)". Databáze klasifikace transportérů. Saier Lab Bioinformatics Group / SDSC.
  3. ^ Foster JW, Park YK, Penfound T, Fenger T, Spector MP (srpen 1990). „Regulace metabolismu NAD u Salmonella typhimurium: analýza molekulární sekvence bifunkčního regulátoru nadR a operonu nadA-pnuC“. Journal of Bacteriology. 172 (8): 4187–96. doi:10.1128 / jb.172.8.4187-4196.1990. PMC  213241. PMID  2198247.
  4. ^ A b Merdanovic M, Sauer E, Reidl J (červenec 2005). „Vazba biosyntézy NAD + a transportu nikotinamidu ribosylu: charakterizace mutantů NadR ribonukleotidkinázy Haemophilus influenzae“. Journal of Bacteriology. 187 (13): 4410–20. doi:10.1128 / JB.187.13.4410-4420.2005. PMC  1151767. PMID  15968050.
  5. ^ Penfound T, Foster JW (leden 1999). „NAD-dependentní DNA vazebná aktivita bifunkčního NadR regulátoru Salmonella typhimurium“. Journal of Bacteriology. 181 (2): 648–55. doi:10.1128 / JB.181.2.648-655.1999. PMC  93422. PMID  9882682.
  6. ^ Mitchell P, Moyle J (srpen 1958). „Skupinová translokace: důsledek skupinového přenosu katalyzovaného enzymy“. Příroda. 182 (4632): 372–3. Bibcode:1958Natur.182..372M. doi:10.1038 / 182372a0. PMID  13577842. S2CID  4261342.
  7. ^ A b Kurnasov OV, Polanuyer BM, Ananta S, Sloutsky R, Tam A, Gerdes SY, Osterman AL (prosinec 2002). „Doména ribosylnikotinamid kinázy proteinu NadR: identifikace a důsledky v biosyntéze NAD“. Journal of Bacteriology. 184 (24): 6906–17. doi:10.1128 / jb.184.24.6906-6917.2002. PMC  135457. PMID  12446641.
  8. ^ Cynamon MH, Sorg TB, Patapow A (říjen 1988). "Využití a metabolismus NAD Haemophilus parainfluenzae". Journal of General Microbiology. 134 (10): 2789–99. doi:10.1099/00221287-134-10-2789. PMID  3254936.
  9. ^ Kemmer G, Reilly TJ, Schmidt-Brauns J, Zlotnik GW, Green BA, Fiske MJ, Herbert M, Kraiss A, Schlör S, Smith A, Reidl J (červenec 2001). „NadN a e (P4) jsou nezbytné pro využití NAD a nikotinamid mononukleotidu, ale nikoliv nikotinamid ribosidu v Haemophilus influenzae“. Journal of Bacteriology. 183 (13): 3974–81. doi:10.1128 / JB.183.13.3974-3981.2001. PMC  95280. PMID  11395461.
  10. ^ Reidl J, Schlör S, Kraiss A, Schmidt-Brauns J, Kemmer G, Soleva E (březen 2000). "Využití NADP a NAD v Haemophilus influenzae". Molekulární mikrobiologie. 35 (6): 1573–81. doi:10.1046 / j.1365-2958.2000.01829.x. PMID  10760156.
  11. ^ Schmidt-Brauns J, Herbert M, Kemmer G, Kraiss A, Schlör S, Reidl J (srpen 2001). „Je aktivita NAD pyrofosfatázy nezbytná pro množení Haemophilus influenzae typu b v krevním řečišti?“. International Journal of Medical Microbiology. 291 (3): 219–25. doi:10.1078/1438-4221-00122. PMID  11554562.
  12. ^ Andersen C, Maier E, Kemmer G, Blass J, Hilpert AK, Benz R, Reidl J (červenec 2003). „Porin OmpP2 z Haemophilus influenzae vykazuje specificitu pro nukleotidové substráty odvozené od nikotinamidu“. The Journal of Biological Chemistry. 278 (27): 24269–76. doi:10,1074 / jbc.M213087200. PMID  12695515.
  13. ^ Herbert M, Sauer E, Smethurst G, Kraiss A, Hilpert AK, Reidl J (září 2003). „Mutanty absorpce nikotinamidu ribosylu v Haemophilus influenzae“. Infekce a imunita. 71 (9): 5398–401. doi:10.1128 / iai.71.9.5398-5401.2003. PMC  187334. PMID  12933892.
  14. ^ Sauer E, Merdanovic M, Mortimer AP, Bringmann G, Reidl J (prosinec 2004). „PnuC a využití nikotinamid ribosidového analogu 3-aminopyridinu v Haemophilus influenzae“. Antimikrobiální látky a chemoterapie. 48 (12): 4532–41. doi:10.1128 / AAC.48.12.4532-4541.2004. PMC  529221. PMID  15561822.
  15. ^ Singh SK, Kurnasov OV, Chen B, Robinson H, Grishin NV, Osterman AL, Zhang H (září 2002). „Krystalová struktura proteinu NadR Haemophilus influenzae. Bifunkční enzym vybavený aktivitami NMN adenyltransferázy a ribosylnikotinimid kinázy“. The Journal of Biological Chemistry. 277 (36): 33291–9. doi:10,1074 / jbc.M204368200. PMID  12068016.
  16. ^ A b Foster JW, Penfound T (září 1993). „Bifunkční regulátor NadR Salmonella typhimurium: umístění oblastí zapojených do vazby DNA, transportu nukleotidů a intramolekulární komunikace“. Mikrobiologické dopisy FEMS. 112 (2): 179–83. doi:10.1016 / 0378-1097 (93) 90161-t. PMID  8405960.
  17. ^ Tempel W, Rabeh WM, Bogan KL, Belenky P, Wojcik M, Seidle HF, Nedyalkova L, Yang T, Sauve AA, Park HW, Brenner C (říjen 2007). „Struktury nikotinamid ribosidkinázy odhalují nové cesty k NAD +“. PLOS Biology. 5 (10): e263. doi:10.1371 / journal.pbio.0050263. PMC  1994991. PMID  17914902.
  18. ^ Jaehme M, Guskov A, Slotboom DJ (únor 2016). „Transportéry Pnu: Není SWEET?“. Trendy v biochemických vědách. 41 (2): 117–118. doi:10.1016 / j.tibs.2015.11.013. PMID  26692123.