Trójstronny transporter peryplazmatyczny niezależny od ATP
| Składnik DctP trójstronnych | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| identyfikatorów transporterów peryplazmatycznych niezależnych od ATP | |||||||||
| Symbol | DctP | ||||||||
| Pfam | PF03480 | ||||||||
| Klan Pfam | CL0177 | ||||||||
| InterPro | IPR018389 | ||||||||
| TCDB | 2.A.56 | ||||||||
| |||||||||
| Składnik DctQ trójstronnych | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| identyfikatorów transporterów peryplazmatycznych niezależnych od ATP | |||||||||
| Symbol | DctQ | ||||||||
| Pfam | PF04290 | ||||||||
| InterPro | IPR007387 | ||||||||
| TCDB | 2.A.56 | ||||||||
| |||||||||
| Identyfikatory | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| transporterów podobnych do DctM | |||||||||
| Symbol | DctM | ||||||||
| Pfam | PF06808 | ||||||||
| Klan Pfam | CL0182 | ||||||||
| InterPro | IPR010656 | ||||||||
| TCDB | 2.A.56 | ||||||||
| |||||||||
Trójdzielne transportery peryplazmatyczne niezależne od ATP (transportery TRAP) to duża rodzina transporterów substancji rozpuszczonych występujących w bakteriach i archeonach , ale nie u eukariontów , które wydają się być specyficzne dla wychwytu kwasów organicznych lub pokrewnych cząsteczek zawierających grupę karboksylanową lub sulfonianową. Są wyjątkowe, ponieważ wykorzystują białko wiążące substrat (SBP) w połączeniu z wtórnym transporterem .
Historia
Transportery TRAP odkryto w laboratorium prof. Davida J. Kelly'ego na Uniwersytecie w Sheffield w Wielkiej Brytanii. Jego grupa pracowała nad mechanizmem wykorzystywanym przez bakterię fotosyntetyzującą Rhodobacter capsulatus do pobierania pewnych kwasów dikarboksylowych . Scharakteryzowali składnik białka wiążącego (DctP) transportera, który rozpoznał te związki, który, jak zakładali, stanowiłby część typowego transportera ABC , ale kiedy zsekwencjonowali geny otaczające dctP , znaleźli dwa inne geny kodujące integralne białka błonowe, dctQ i dctM , ale nie ma genów kodujących składniki transportera ABC. Ponadto wykazali, że wychwyt tych samych dikarboksylanów był niezależny od ATP i że wychwyt wymagał elektrochemicznego gradientu jonów, co czyni go unikalnym transporterem wtórnym zależnym od białek wiążących.
Od czasu tych wczesnych badań stało się jasne, że transportery TRAP są obecne w wielu bakteriach i archeonach , przy czym wiele bakterii ma wiele transporterów TRAP, niektóre mają ponad 20 różnych systemów.
Podłoża
Do tej pory większość substratów dla transporterów TRAP ma wspólną cechę, jaką jest to, że są to kwasy organiczne. Obejmuje to C4-dikarboksylany, takie jak bursztynian , jabłczan i fumaran , ketokwasy , takie jak pirogronian i alfa-ketomaślan oraz kwas cukrowy, kwas N -acetylo-neuraminowy (lub kwas sialowy ). Inne substraty obejmują kompatybilną substancję rozpuszczoną ektoinę i hydroksyektoinę oraz piroglutaminian .
Kompozycja
Wszystkie znane transportery TRAP zawierają 3 domeny białkowe. Są to białko wiążące substancję rozpuszczoną (SBP), mała domena białka błonowego i domena białka dużej błony. Zgodnie z nomenklaturą pierwszego scharakteryzowanego transportera TRAP, DctPQM, podjednostki te są zwykle nazywane odpowiednio P, Q i M. Około 10% transporterów TRAP ma naturalne fuzje genetyczne między dwoma składnikami białka błonowego, aw jednym dobrze zbadanym przykładzie transportera TRAP specyficznego dla kwasu sialowego z Haemophilus influenzae gen fuzyjny został nazwany siaQM .
Mechanizm
Wykorzystując SBP, transportery TRAP mają pewne podobieństwo do transporterów ABC , ponieważ substrat dla transportera jest początkowo rozpoznawany poza błoną cytoplazmatyczną. U bakterii Gram-ujemnych SBP jest zwykle wolny w peryplazmie i wyrażany na stosunkowo wysokich poziomach w porównaniu z domenami błonowymi. U bakterii Gram-dodatnich i archeonów, SBP jest przywiązany do błony cytoplazmatycznej. W obu typach układów SBP wiąże się z substratem, zwykle z niskim powinowactwem mikromolarnym, co powoduje znaczną zmianę konformacji białka, podobną do zamknięcia muchołówki. Uwięziony substrat jest następnie dostarczany do domen błonowych transportera, gdzie elektrochemiczny gradient jonów jest w jakiś sposób wykorzystywany do otwierania SBP, ekstrakcji substratu i katalizowania jego ruchu przez błonę. W przypadku transportera SiaPQM TRAP, który badano w całkowicie odtworzonej in vitro , wychwyt wykorzystuje Na +
gradient, a nie gradient protonowy do napędzania wychwytu. Systemy SiaPQM wykazują również unikalne właściwości dla transportera wtórnego, ponieważ nie mogą katalizować transportu dwukierunkowego, ponieważ SBP narzuca ruch tylko w kierunku wychwytu do komórki.
Struktura
Białko wiążące substrat (SBP)
Po pierwszej strukturze TRAP SBP w 2005 r. dostępnych jest obecnie ponad 10 różnych struktur. Wszystkie mają bardzo podobną ogólną strukturę, z dwiema kulistymi domenami połączonymi zawiasem. Miejsce wiązania substratu jest utworzone przez obie domeny otaczające substrat. Wysoce konserwatywna argininy w SBP TRAP tworzy mostek solny z grupą karboksylanową na podłożu, co jest ważne dla rozpoznania podłoża.
Podjednostki membranowe
Pierwsza struktura domen błonowych została rozwiązana dla transportera kwasu sialowego z Haemophilus influenzae . Potwierdzone przez inną strukturę transportera TRAP, struktury ujawniają monomeryczny mechanizm transportowy podobny do windy dla transportera TRAP. Podczas gdy większa podjednostka M tworzy domenę stojana i windy, podjednostka Q wydaje się powiększać i stabilizować domenę stojana monomerycznego transportera. Obecne modele sugerują wiązanie SBP z obiema funkcjonalnymi częściami transportera, domeną stojana i windy, i pokazują dopasowane sprzężenie konformacyjne między stanem otwartym do wewnątrz i otwartym na zewnątrz podjednostek błony do stanu otwartego i zamkniętego SBP.
Linki zewnętrzne
- [1] Strona laboratoryjna prof. Davida Kelly'ego z University of Sheffield w Wielkiej Brytanii
- [2] Strona laboratorium dr Gavina Thomasa, University of York, Wielka Brytania.