Tripartitní periplazmatický transportér nezávislý na ATP - Tripartite ATP-independent periplasmic transporter
| DctP komponenta tripartitního periplazmatického transportéru nezávislého na ATP | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifikátory | |||||||||
| Symbol | DctP | ||||||||
| Pfam | PF03480 | ||||||||
| Pfam klan | CL0177 | ||||||||
| InterPro | IPR018389 | ||||||||
| TCDB | 2.A.56 | ||||||||
| |||||||||
| DctQ komponenta tripartitního periplazmatického transportéru nezávislého na ATP | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifikátory | |||||||||
| Symbol | DctQ | ||||||||
| Pfam | PF04290 | ||||||||
| InterPro | IPR007387 | ||||||||
| TCDB | 2.A.56 | ||||||||
| |||||||||
| Transportéry podobné DctM | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifikátory | |||||||||
| Symbol | DctM | ||||||||
| Pfam | PF06808 | ||||||||
| Pfam klan | CL0182 | ||||||||
| InterPro | IPR010656 | ||||||||
| TCDB | 2.A.56 | ||||||||
| |||||||||
Tripartitní periplazmatické transportéry nezávislé na ATP (TRAP transportéry) jsou velká rodina transportérů látek, které se nacházejí v bakterie a archaea, ale ne v eukaryoty, které se zdají být specifické pro absorpci organické kyseliny nebo příbuzné molekuly obsahující karboxylátovou nebo sulfonátovou skupinu. Jsou jedinečné v tom, že využívají protein vázající na substrát (SBP) v kombinaci s a sekundární transportér.
Dějiny
Transportéry TRAP byly objeveny v laboratoři prof. Davida J. Kellyho na University of Sheffield, SPOJENÉ KRÁLOVSTVÍ. Jeho skupina pracovala na mechanismu používaném fotosyntetizující bakterií Rhodobacter capsulatus ujmout se jistého dikarboxylové kyseliny. Charakterizovali vazebnou proteinovou složku (DctP) transportéru, který rozpoznával tyto sloučeniny, o nichž předpokládali, že budou součástí typického ABC transportér, ale když sekvenovali okolní geny dctP našli dva další geny kódující integrální membránové proteiny, dctQ a dctM, ale žádné geny kódující komponenty transportéru ABC.[1] Dále ukázali, že absorpce stejných dikarboxylátů byla nezávislá na ATP a že absorpce vyžadovala elektrochemický iontový gradient, což z ní činí jedinečný sekundární transportér závislý na vazebném proteinu.[1]
Od těchto raných studií vyšlo najevo, že transportéry TRAP jsou přítomny v mnoha bakterie a archaea,[2] přičemž mnoho bakterií má více transportérů TRAP, některé mají více než 20 různých systémů.[3]
Substráty
K dnešnímu dni obsahuje většina substrátů pro transportéry TRAP společný znak, kterým je, že se jedná o organické kyseliny.[4] To zahrnuje C4-dikarboxyláty, jako je sukcinát, malát a fumarát,[1] ketokyseliny jako pyruvát a alfa-ketobutyrát[5][6] a kyselina cukrová, N-acetyl neuraminová kyselina (nebo kyselina sialová ).[7] Mezi další substráty patří kompatibilní rozpuštěná látka ektoin a hydroxyektoin a pyroglutamát.[4]
Složení
Všechny známé transportéry TRAP obsahují 3 proteinové domény. Jedná se o protein vázající rozpuštěnou látku (SBP), doménu bílkovin malé membrány a doménu bílkovin velké membrány. V návaznosti na nomenklaturu prvního charakterizovaného transportéru TRAP, DctPQM, se tyto podjednotky obvykle nazývají P, Q a M.[4] Přibližně 10% transportérů TRAP má přirozenou genetickou fúzi mezi dvěma složkami membránových proteinů a v jednom dobře prostudovaném příkladu to je transportér TRAP specifický pro kyselinu sialovou z Haemophilus influenzae fúzovaný gen byl pojmenován siaQM. Předpokládá se, že velká podjednotka M bude mít 12 transmembránových šroubovic a malá podjednotka Q bude mít 4 transmembránové šroubovice a předpokládá se, že fúzované proteiny QM budou mít 17 transmembránových šroubovic.[4]
Mechanismus
Použitím SBP sdílejí transportéry TRAP určitou podobnost s Přepravníky ABC v tom, že substrát pro transportér je zpočátku rozpoznán mimo cytoplazmatickou membránu. v Gramnegativní bakterie, SBP je obvykle zdarma v periplazma a exprimován na relativně vysokých úrovních ve srovnání s membránovými doménami.[1] v Grampozitivní bakterie a archaea je SBP upoután na cytoplazmatickou membránu. V obou typech systémů se SBP váže na substrát, obvykle s nízkou mikromolární afinitou,[4] což způsobuje významnou změnu konformace v proteinu, podobnou uzavření mucholapky Venuše. Zachycený substrát je poté dodáván do membránových domén transportéru, kde je elektrochemický iontový gradient nějak využíván k otevření SBP, extrakci substrátu a katalyzování jeho pohybu přes membránu. Pro transportér SiaPQM TRAP, který byl studován v plně rekonstituovaném stavu in vitro forma, příjem využívá a Na+
gradient a nikoli protonový gradient k pohlcování pohonu.[8] Systémy SiaPQM také vykazují jedinečné vlastnosti pro sekundární transportér v tom, že nemohou katalyzovat obousměrný transport, protože SBP ukládá, že pohyb je pouze ve směru absorpce do buňky.[8]
Struktura
Protein vázající substrát (SBP)
Po první struktuře TRAP SBP v roce 2005[9] nyní je k dispozici více než 10 různých struktur.[10][11][12] Všechny mají velmi podobné celkové struktury se dvěma kulovými doménami spojenými závěsem. Vazebné místo pro substrát je tvořeno oběma doménami, které substrát obklopují. Vysoce konzervativní arginin zbytek v TRAP SBP tvoří a solný most s karboxylátovou skupinou na substrátu, což je důležité pro rozpoznání substrátu.[10]
Membránové podjednotky
V současné době neexistují žádné struktury pro membránové domény žádného transportéru TRAP. Není ani známo, které podjednotky prováděly přímou interakci s podjednotkou SBP během transportního cyklu.
Reference
- ^ A b C d Vpřed J.A .; Behrendt M.C .; Wyborn N.R .; Cross R .; Kelly D.J. (1997). „TRAP transportéry: nová rodina transportních systémů periplazmatických solutů kódovaných dctPQM geny Rhodobacter capsulatus a homology různých gramnegativních bakterií“. J. Bacteriol. 179 (17): 5482–5493. PMC 179420. PMID 9287004.
- ^ Rabus R .; Jack D.L .; Kelly D.J .; Saier M.H. Jr. (1999). „TRAP transportéry: prastará rodina sekundárních aktivních transportérů závislých na extracytoplazmatickém rozpustném receptoru“. Mikrobiologie. 145 (12): 3431–3445. doi:10.1099/00221287-145-12-3431. PMID 10627041.
- ^ Mulligan C .; Kelly D.J .; Thomas G.H. (2007). „Tripartitní ATP nezávislé periplazmatické transportéry: aplikace relační databáze pro analýzu genomu frekvence a organizace genů transportéru v rámci celého genomu.“ J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 12 (3–4): 218–226. doi:10.1159/000099643. PMID 17587870.
- ^ A b C d E Mulligan C .; Fischer M .; Thomas G. (2010). „Tripartitní transportéry periplazmatické (TRAP) nezávislé na ATP v bakteriích a archaeách“. FEMS Microbiol. Rev. 35 (1): 68–86. doi:10.1111 / j.1574-6976.2010.00236.x. PMID 20584082.
- ^ Thomas GH, Southworth T, León-Kempis MR, Leech A, Kelly DJ (2006). „Nové ligandy pro extracelulární rozpustné receptory dvou bakteriálních transportérů TRAP“. Mikrobiologie. 152 (2): 187–198. doi:10,1099 / mic.0,28334-0. PMID 16385129.
- ^ Pernil R, Herrero A, Flores E (2010). „TRAP transportér pro pyruvát a další monokarboxylátové 2-oxokyseliny v sinici Anabaena sp. kmen PCC 7120 ". J. Bacteriol. 192 (22): 6089–6092. doi:10.1128 / JB.00982-10. PMC 2976462. PMID 20851902.
- ^ Severi E, Randle G, Kivlin P, Whitfield K, Young R, Moxon R, Kelly D, Hood D, Thomas GH (2005). „Transport kyseliny sialové v Haemophilus influenzae je nezbytný pro sialylaci lipopolysacharidů a sérovou rezistenci a je závislý na novém periplazmatickém transportéru nezávislém na tripartitě ATP“. Mol. Microbiol. 58 (4): 1173–1185. doi:10.1111 / j.1365-2958.2005.04901.x. PMID 16262798.
- ^ A b Mulligan C .; Geertsma E.R .; Severi E .; Kelly D.J .; Poolman B .; Thomas G.H. (2009). „Protein vázající substrát ukládá směrovost elektrochemickému transportéru TRAP poháněnému gradientem sodíku“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106 (6): 1778–1783. doi:10.1073 / pnas.0809979106. PMC 2644114. PMID 19179287.
- ^ Müller A .; Severi E .; Mulligan C .; Watts A.G .; Kelly D.J .; Wilson K.S .; Wilkinson A.J .; Thomas G.H. (2006). „Zachování struktury a mechanismu v primárních a sekundárních transportérech ilustrovaných SiaP, faktorem virulence vázající kyselinu sialovou z Haemophilus influenzae“ (PDF). J. Biol. Chem. 281 (31): 22212–22222. doi:10,1074 / jbc.M603463200. PMID 16702222.
- ^ A b Johnston J.W .; Coussens N.P .; Allen S .; Houtman J.C .; Turner K.H .; Zaleski A .; Ramaswamy S .; Gibson B.W .; Apicella M.A. (2008). „Charakterizace vazebného místa N-acetyl-5-neuraminové kyseliny extracytoplazmatického solutního receptoru (SiaP) netypovatelného kmene Haemophilus influenzae 2019“. J. Biol. Chem. 283 (2): 855–865. doi:10,1074 / jbc.M706603200. PMID 17947229.
- ^ Gonin S .; Arnoux P .; Pierru B .; Lavergne J .; Alonso B .; Sabaty M .; Pignol D. (2007). „Krystalové struktury extraktoplazmatického solutního receptoru z transportéru TRAP v otevřené a uzavřené formě odhalují dimer zaměněný šroubovicí vyžadující kation pro vazbu alfa-keto kyseliny“. Struktura BMC. Biol. 7: 11. doi:10.1186/1472-6807-7-11. PMC 1839085. PMID 17362499.
- ^ Fischer M, Zhang QY, Hubbard RE, Thomas GH (2010). "Chycený v TRAP: proteiny vázající se na substrát v sekundárním transportu". Trends Microbiol. 18 (10): 471–478. doi:10.1016 / j.tim.2010.06.009. PMID 20656493.