Symporter-1 kationu nukleové báze - Nucleobase cation symporter-1

Permeáza pro cytosin / puriny, uracil, thiamin, alantoin
Identifikátory
SymbolTransp_cyt_pur
PfamPF02133
InterProIPR001248
TCDB2.A.39
OPM nadčeleď64
OPM protein2x79
CDDcd10323

The Rodina Nucleobase: Cation Symporter-1 (NCS1) (TC # 2.A.39 ) se skládá z více než 1000 aktuálně sekvenovaných proteinů odvozených z Gramnegativní a Grampozitivní bakterie, archaea, houby a rostliny. Tyto proteiny fungují jako transportéry pro nukleové báze včetně puriny a pyrimidiny. Členové této rodiny vlastní dvanáct transmembránových a-šroubovicových klíčů (TMS). Bylo prokázáno, že alespoň některé z nich fungují při absorpci substrátem: H+ mechanismus symport.

Fylogeneze

Bakteriální a kvasinkové proteiny jsou velmi rozdílné a nehromadí se těsně na fylogenetickém stromě rodiny NCS1. B. subtilis - vlastní dva paralogy rodiny NCS1 a - S. cerevisiae má několik. Dva z kvasinkových proteinů (Dal4 (TC # 2.A.39.3.1 ) a Fur4 (TC # 2.A.39.3.2.) Tři další S. cerevisiae proteiny, z nichž jeden je thiamin permeáza, Thi10 (TC # 2.A.39.4.1 ) a dalším z nich je transportér nikotinamidu ribosidu, Nrt1 (TC # 2.A.39.4.2 ),[1] také seskupit těsně k sobě. Poslední tři proteiny pravděpodobně budou blízce příbuzné izoformy thiaminové permeázy. Transportéry kvasinek cytosin-purin a vitamin B6 se shlukují volně dohromady (24% identita; e-50).[2] Bakteriální proteiny jsou odvozeny z několika gramnegativních a grampozitivních druhů. Tyto proteiny vykazují omezenou sekvenční podobnost s xantinovou permeázou, PbuX (TC # 2.A.39.4.1 ), ze dne Bacillus subtilis který je členem Rodina NCS2.[3]

Struktura a funkce

Proteiny rodiny NCS1 jsou dlouhé 419-635 aminoacylových zbytků a mají dvanáct domnělých transmembránových a-šroubovicových klíčů (TMS). Bylo prokázáno, že alespoň některé z nich fungují při absorpci substrátem: H+ symport. V těchto ohledech as ohledem na substrátovou specificitu se tyto proteiny podobají sympatizantům Rodina NCS2, poskytující další důkazy o tom, že obě rodiny představují vzdálené složky jedné nadrodiny, Nadčeleď APC. Obě rodiny pravděpodobně vznikly v důsledku rané duplikace genů, ke které došlo dlouho před divergencí tří hlavních království života. Je možné, že jsou vzdálenými složkami MFS (2.A.1).[3]

Transportéry nukleobáze-kation-symport-1 (NCS1) jsou základními složkami záchranných cest pro nukleové báze a související metabolity. Weyand a kol. (2008) uvedli 2,85-angstromovou rozlišovací strukturu transportéru benzyl-hydantoinu NCS1, Mhp1 (TC # 2.A.39.3.6 ), z Microbacterium liquefaciens.[4] Tato struktura (a související struktury) jsou k dispozici prostřednictvím RCSB (PDB: 2JLN​, 2X79​, 4D1A​, 4D1B​, 4D1C​, 4D1D). Mhp1 obsahuje 12 transmembránových šroubovic, z nichž 10 je uspořádáno ve dvou obrácených opakováních pěti šroubovic. Byly vyřešeny struktury ven směřujících otevřených a na substrát vázaných uzavřených konformací, které ukazují, jak se ven směřující dutina uzavírá po navázání substrátu.[5] Srovnání s leucinovým transportérem LeuT (Aa) a galaktózovým transportérem vSGLT odhalilo, že ven a dovnitř směřující dutiny jsou symetricky uspořádány na opačných stranách membrány. Vzájemné otevírání a zavírání těchto dutin je synchronizováno invertovanými opakovanými šroubovicemi 3 a 8, což poskytuje strukturální základnu modelu střídavého přístupu pro transport membrány.[4]

Substráty

Proteiny NCS1 jsou H+/ Na+ Symptomy specifické pro absorpci purinů, pyrimidinů a souvisejících metabolitů. Krypotou a kol. 2015 studoval původ, diverzifikaci a substrátové specificity fungálních transportérů NCS1, což naznačuje, že dvě fungální podrodiny NCS1, Fur a Fcy, a rostlinné homology, pocházejí z nezávislých horizontálních přenosů od prokaryot.[6] Expanze genovou duplikací vedla k funkční diverzifikaci fungálních nosičů NCS1. Charakterizovali všechny Fur proteiny v Aspergillus nidulans. Homologické modelování, dokování substrátu, molekulární dynamika a systematická mutační analýza ve třech Fur transportérech s odlišnými specificitami identifikovala zbytky kritické pro funkci a specificitu, umístěné v hlavním vazebném místě substrátu, v transmembránových segmentech TMS1, TMS3, TMS6 a TMS8. Předpovídali a potvrdili, že zbytky určující substrátovou specificitu se nacházejí nejen v hlavním vazebném místě substrátu, ale také v domnělé ven směřující selektivní bráně. Jejich evoluční a strukturně-funkční analýzy vedly k konceptu, že selektivní kanálovité brány mohou přispívat k specificitě substrátu.[6]

Transportní reakce

Zobecněná transportní reakce katalyzovaná permeacemi rodiny NCS1 je:[3]

Nucleobase nebo vitamin (out) + H+ (out) → Nucleobase nebo Vitamin (in) + H+ (v)

Viz také

Reference

  1. ^ Belenky PA, Moga TG, Brenner C (březen 2008). „Saccharomyces cerevisiae YOR071C kóduje vysokoafinitní nikotinamid ribosidový transportér Nrt1“. The Journal of Biological Chemistry. 283 (13): 8075–9. doi:10.1074 / jbc.C800021200. PMID  18258590.
  2. ^ Stolz J, Vielreicher M (květen 2003). „Tpn1p, transportér vitaminu B6 z plazmatické membrány Saccharomyces cerevisiae“. The Journal of Biological Chemistry. 278 (21): 18990–6. doi:10,1074 / jbc.M300949200. PMID  12649274.
  3. ^ A b C Saier, MH ml. „2.A.39 Rodina Nucleobase: Cation Symporter-1 (NCS1)“. Databáze klasifikace transportérů. Saier Lab Bioinformatics Group / SDSC.
  4. ^ A b Weyand S, Shimamura T, Yajima S, Suzuki S, Mirza O, Krusong K, Carpenter EP, Rutherford NG, Hadden JM, O'Reilly J, Ma P, Saidijam M, Patching SG, Hope RJ, Norbertczak HT, Roach PC, Iwata S, Henderson PJ, Cameron AD (říjen 2008). "Struktura a molekulární mechanismus transportéru rodiny nukleobáze-kation-symport-1". Věda. 322 (5902): 709–13. Bibcode:2008Sci ... 322..709W. doi:10.1126 / science.1164440. PMC  2885439. PMID  18927357.
  5. ^ Kazmier K, Sharma S, Islam SM, Roux B, Mchaourab HS (říjen 2014). "Konformační cyklus a mechanismus vazby iontů transportéru Na + / hydantoinu Mhp1". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 111 (41): 14752–7. Bibcode:2014PNAS..11114752K. doi:10.1073 / pnas.1410431111. PMC  4205665. PMID  25267652.
  6. ^ A b Krypotou E, Evangelidis T, Bobonis J, Pittis AA, Gabaldón T, Scazzocchio C, Mikros E, Diallinas G (červen 2015). "Původ, diverzifikace a specificita substrátu v rodině transportérů NCS1 / FUR". Molekulární mikrobiologie. 96 (5): 927–50. doi:10,1111 / mmi.12982. PMID  25712422. S2CID  23523861.
Tento článek včlení text od public domain Pfam a InterPro: IPR001248