SLADKÉ transportéry - SWEET transporters

SemiSWEET PQ smyčka
Identifikátory
SymbolPQ smyčka
PfamPF03083
Pfam klanPQ smyčka
InterProIPR006603
CHYTRÝSM00679
TCDB2.A.123
OPM nadčeleď415
OPM protein5ctg

The SLADKÁ rodina, také známý jako PQ smyčka, Sliny nebo Rodina MtN3 (TC # 2.A.123 ), je rodina přepravců cukru a člen TOG superrodina. Proteiny rodiny SWEET byly nalezeny v rostliny, zvířata, prvoky, a bakterie. Členové eukaryotické rodiny mají 7 transmembránové segmenty (TMS) v uspořádání opakování 3 + 1 + 3.[1]

Funkce

Zdá se, že proteiny ze skupiny SWEET katalyzují usnadněnou difúzi (vstup nebo vývoz) cukrů přes plazmatickou membránu rostlin nebo endoplazmatické retikulum membrána.[2]

Zdá se také, že transportují další metabolity, jako jsou gibereliny. [3]

Transportní reakce

Generalizovaná reakce katalyzovaná známými proteiny této rodiny je:[1]

cukry (dovnitř) ⇌ cukry (ven)

Objev

SWEETy byly původně identifikovány v Arabidopsis thaliana, na obrazovce nových zprostředkovatelů transmembránového transportu glukózy. V tomto experimentu bylo vybráno několik dříve necharakterizovaných membránových proteinů k testování. Tyto necharakterizované membránové proteiny byly testovány na schopnost transportu glukózy expresí v HEK293T (lidské embryonální ledviny) buňky, které mají v normálním stavu zanedbatelnou schopnost transportu glukózy. Tyto membránové proteiny byly koexprimovány fluorescenčně FRET (Försterův rezonanční přenos energie) senzor glukózy lokalizovaný na endoplazmatické retikulum (ER).[4][5][6][7][8][9] Pohyb glukózy z cytoplazmy do ER buněk HEK293T byl monitorován kvantifikací změn v poměru FRET. Použitím tohoto testu byl identifikován první člen rodiny SWEET, AtSWEET1. Další potenciální členové rodiny byli identifikováni sekvenční homologií.[10]

Homology

Chen a kol. (2010) přezkoumali důkazy pro novou třídu přepravců cukru s názvem SWEETs.[10] Mezi ty, které zprostředkovávají transport glukózy, patří alespoň šest ze sedmnácti homologů cukru Arabidopsis (tj. TC # s 2.A.123.1.3, 2.A.123.1.5, 2.A.123.1.9, 2.A.123.1.13 ), dva z více než dvaceti nosičů v rýže (TC # s 2.A.123.1.6 a 2.A.123.1.18 ), dva ze sedmi homologů v Caenorhabditis elegans (tj. TC # 2.A.123.1.10 ) a lidský protein s jednou kopií (SLC50A1 z Homo sapiens, TC # 2.A.123.1.4 ). Bez Arabidopsis SWEET8 (TC # 2.A.123.1.5), pyl není životaschopný. Ukázalo se, že kukuřičný homolog ZmSWEET4c je zapojen do plnění semen.[11]

Aktuálně zařazené členy rodiny transportérů SWEET najdete v Databáze klasifikace transportérů.

SLADKOST v rostlinách

Rostliny SLADKÉ spadají do čtyř subclades.[10] Genom rajčete kóduje 29 SLADKÝCH.[12]

SWEET9 v sekvenci nektarů

Lin a kol., 2014, zkoumali roli SWEET9 v nectaries. SWEET9 je členem kladu 3. Bylo prokázáno, že homolog v petuniích má inverzní korelaci mezi expresí a obsahem škrobu v nektářích. Mutace a nadměrná exprese SWEET9 v České republice Arabidopsis vedlo k odpovídající ztrátě a zvýšení sekrece nektaru. Poté, co jsme ukázali, že se SWEET9 podílí na sekreci nektaru, bylo dalším krokem určit, ve které fázi procesu má SWEET9 svou funkci. Byly 3 možnosti: vykládka floému nebo absorpce nebo výtok z nektárního parenchymu. Kombinace lokalizačních studií a testů akumulace škrobu ukázala, že se SWEET9 účastní odtoku sacharózy z nektárního parenchymu.[13]

SLADKY 11, 12 a 15 v Embryo Nutrition

Chen a kol., 2015, se zeptali, jaké sladkosti se podílejí na poskytování výživy embryu. Tým si všiml, že mRNA a protein pro SWEETs 11, 12 a 15 jsou během určité fáze vývoje embrya exprimovány na vysokých úrovních. Každý gen byl následně mutován za vzniku a bonbón11; 12; 15 trojitý mutant, kterému chyběla aktivita v každém ze tří genů. Ukázalo se, že tento trojitý mutant zpomalil vývoj embrya; to znamená, že semena trojitého mutanta byla významně menší než u divokého typu ve stejnou dobu během vývoje. Obsah škrobu v semenném plášti byl vyšší než u divokého typu a obsah škrobu v embryu byl nižší než u divokého typu. Navíc se ukázalo, že hladiny proteinu jsou kontrolovány matkou: v a sweet11; 12; 15 mutant křížený s rostlinou divokého typu, mutantní fenotyp byl viděn pouze tehdy sweet11; 12; 15 byla použita jako mateřská rostlina.[14]

Struktura

3.1 Struktura rozlišení eukaryotického transportéru SWEET v homotrimeru (5CTG, OsSWEET2). Každá jiná barva představuje jednu podjednotku.

Mnoho bakteriálních homologů má pouze 3 TMS a jsou poloviční, ale přesto jsou členy rodiny SWEET s jednou opakovací jednotkou 3 TMS. Jiné bakteriální homology mají 7 TMS stejně jako většina eukaryotických proteinů v této rodině. Rodina SWEET je velká a různorodá. Na základě 3-D strukturálních analýz je pravděpodobné, že tyto spárované 3 členy rodiny TMS SWEET fungují jako nosiče.

Bakteriální SemiSWEETs, sestávají ze svazku trojité šroubovice v konformaci 1-3-2, s TM3 vloženým mezi TM1 a TM2.[15] Struktury také ukazují, že zbytky tryptofanu a asparaginu interagují s cukrem; bodové mutace těchto zbytků na alanin ničí hexosovou transportní funkci SemiSWEET.[15] Rodina SWEET je členem TOG superrodina o kterém se předpokládá, že vzniklo cestou:

2 TMS -> 4 TMS -> 8 TMS -> 7 TMS -> 3 + 3 TMS.[16]

Několik krystalických struktur je k dispozici na RCSB pro členy rodiny SWEET / SemiSWEET / PQ-loop / Saliva / MtN3.

Viz také

Reference

  1. ^ A b Saier, MH ml. „2.A.123 The Sweet; PQ-loop; Sliny; MtN3 (Sweet) Family“. Databáze klasifikace transportérů. Saier Lab Bioinformatics Group / SDSC.
  2. ^ Takanaga H, Frommer WB (srpen 2010). „Facitativní plazmatické membránové transportéry fungují během ER tranzitu“. FASEB Journal. 24 (8): 2849–58. doi:10.1096 / fj.09-146472. PMC  3230527. PMID  20354141.
  3. ^ Kanno Y, Oikawa T, Chiba Y, Ishimaru Y, Shimizu T, Sano N, Koshiba T, Kamiya Y, Ueda M, Seo M (říjen 2016). „AtSWEET13 a AtSWEET14 regulují fyziologické procesy zprostředkované gibberellinem“. Nat Commun. 7 (13245): 13245. Bibcode:2016NatCo ... 713245K. doi:10.1038 / ncomms13245. PMC  5095183. PMID  27782132.
  4. ^ "Nanosenzory | Ústav biologie rostlin". dpb.carnegiescience.edu. Citováno 1. března 2016.
  5. ^ Bermejo C, Ewald JC, Lanquar V, Jones AM, Frommer WB (srpen 2011). „Biochemie in vivo: kvantifikace hladin iontů a metabolitů v jednotlivých buňkách nebo kulturách kvasinek“. The Biochemical Journal. 438 (1): 1–10. doi:10.1042 / BJ20110428. PMID  21793803. S2CID  26944897.
  6. ^ Jones AM, Grossmann G, Danielson JÅ, Sosso D, Chen LQ, Ho CH, Frommer WB (červen 2013). „Biochemie in vivo: aplikace pro biosenzory s malými molekulami v biologii rostlin“. Aktuální názor na biologii rostlin. 16 (3): 389–95. doi:10.1016 / j.pbi.2013.02.010. PMC  3679211. PMID  23587939.
  7. ^ Jones AM, Ehrhardt DW, Frommer WB (květen 2012). „Nikdy nekončící závod o nové a vylepšené fluorescenční proteiny“. Biologie BMC. 10: 39. doi:10.1186/1741-7007-10-39. PMC  3342923. PMID  22554191.
  8. ^ Okumoto S, Jones A, Frommer WB (1. ledna 2012). "Kvantitativní zobrazování pomocí fluorescenčních biosenzorů". Roční přehled biologie rostlin. 63: 663–706. doi:10.1146 / annurev-arplant-042110-103745. PMID  22404462.
  9. ^ Hou BH, Takanaga H, Grossmann G, Chen LQ, Qu XQ, Jones AM, Lalonde S, Schweissgut O, Wiechert W, Frommer WB (říjen 2011). "Optické senzory pro sledování dynamických změn hladin intracelulárních metabolitů v savčích buňkách". Přírodní protokoly. 6 (11): 1818–33. doi:10.1038 / nprot.2011.392. PMID  22036884. S2CID  21852318.
  10. ^ A b C Chen LQ, Hou BH, Lalonde S, Takanaga H, Hartung ML, Qu XQ, Guo WJ, Kim JG, Underwood W, Chaudhuri B, Chermak D, Antony G, White FF, Somerville SC, Mudgett MB, Frommer WB (listopad 2010 ). "Transportéry cukru pro mezibuněčnou výměnu a výživu patogenů". Příroda. 468 (7323): 527–32. Bibcode:2010Natur.468..527C. doi:10.1038 / nature09606. PMC  3000469. PMID  21107422.
  11. ^ Sosso D, Luo D, Li QB, Sasse J, Yang J, Gendrot G, Suzuki M, Koch KE, McCarty DR, Chourey PS, Rogowsky PM, Ross-Ibarra J, Yang B, Frommer WB (prosinec 2015). „Plnění semen domestikované kukuřice a rýže závisí na transportu hexózy zprostředkovaném SLADKOU“. Genetika přírody. 47 (12): 1489–93. doi:10,1038 / ng.3422. PMID  26523777. S2CID  6985808.
  12. ^ Feng CY, Han JX, Han XX, Jiang J (prosinec 2015). „Identifikace, fylogeneze a analýza exprese genové rodiny SWEET v rajčatech v celém genomu“. Gen. 573 (2): 261–72. doi:10.1016 / j.gene.2015.07.055. PMID  26190159.
  13. ^ Lin IW, Sosso D, Chen LQ, Gase K, Kim SG, Kessler D, Klinkenberg PM, Gorder MK, Hou BH, Qu XQ, Carter CJ, Baldwin IT, Frommer WB (duben 2014). „Sekrece nektarů vyžaduje syntázy fosfátfosfátu a transportér cukru SWEET9“. Příroda. 508 (7497): 546–9. Bibcode:2014 Natur.508..546L. doi:10.1038 / příroda13082. PMID  24670640. S2CID  4384123.
  14. ^ Chen LQ, Lin IW, Qu XQ, Sosso D, McFarlane HE, Londoño A, Samuels AL, Frommer WB (březen 2015). „Kaskáda sekvenčně exprimovaných transportérů sacharózy v semenném plášti a endospermu zajišťuje výživu embrya Arabidopsis“. Rostlinná buňka. 27 (3): 607–19. doi:10.1105 / tpc.114.134585. PMC  4558658. PMID  25794936.
  15. ^ A b Xu Y, Tao Y, Cheung LS, Fan C, Chen LQ, Xu S, Perry K, Frommer WB, Feng L (listopad 2014). "Struktury bakteriálních homologů SLADKÝCH transportérů ve dvou odlišných konformacích". Příroda. 515 (7527): 448–452. Bibcode:2014Natur.515..448X. doi:10.1038 / příroda 13670. PMC  4300204. PMID  25186729.
  16. ^ 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.

Další čtení

Od 2. února 2016 je tento článek zcela nebo zčásti odvozen od Databáze klasifikace transportérů. Držitel autorských práv licencoval obsah způsobem, který umožňuje jeho opětovné použití pod CC BY-SA 3.0 a GFDL. Je třeba dodržovat všechny příslušné podmínky. Původní text byl v „2.A.123 The Sweet; PQ-loop; Sliny; MtN3 (Sweet) Family“