Transporter kasetowy wiążący ATP

Transporter ABC, transporter NBD
1l7v opm.png
witaminy B 12 , BtuCD PDB
identyfikatory
Symbol ABC_trans
Pfam PF00005
InterPro IPR003439
PROZYTA PDOC00185
SCOP2 1b0u / ZAKRES / SUPFAM
TCDB 3.A.1
Nadrodzina OPM 17
Białko OPM 3g5u
Dostępne struktury białek:
Pfam   konstrukcje / ECOD  
WPB RCSB WPB ; PDBe ; WPBj
Suma WPB podsumowanie struktury
Flippaza lipidowa MsbA
Transporter molibdenianu AB 2 C 2 złożony, stan otwarty

Transportery kaset wiążących ATP ( transportery ABC ) to nadrodzina systemów transportowych , która jest jedną z największych i prawdopodobnie jedną z najstarszych rodzin genów . Jest reprezentowany we wszystkich istniejących typach , od prokariotów do ludzi . Transportery ABC należą do translokaz .

Transportery ABC często składają się z wielu podjednostek, z których jedna lub dwie to białka transbłonowe , a jedna lub dwie to ATPazy AAA związane z błoną . Podjednostki ATPazy wykorzystują energię trifosforanu adenozyny (ATP) i hydrolizy, aby zapewnić energię potrzebną do przemieszczania substratów przez błony, albo do wychwytu, albo do eksportu substratu.

Większość systemów wychwytu ma również receptor pozacytoplazmatyczny, białko wiążące substancję rozpuszczoną. Niektóre homologiczne ATPazy działają w procesach niezwiązanych z transportem, takich jak translacja RNA i naprawa DNA . Uważa się, że transportery ABC są nadrodziną ABC w oparciu o podobieństwa sekwencji i organizacji ich kasety wiążącej ATP (ABC), mimo że wydaje się, że integralne białka błonowe ewoluowały niezależnie kilka razy, a zatem obejmują różne rodziny białek. Podobnie jak eksporterzy ABC, możliwe jest, że integralne białka błonowe systemów wychwytu ABC również ewoluowały co najmniej 3 razy niezależnie, w oparciu o ich trójwymiarowe struktury o wysokiej rozdzielczości. Transportery wychwytu ABC pochłaniają wiele różnych składników odżywczych, prekursorów biosyntetycznych, metali śladowych i witamin , podczas gdy eksporterzy transportują lipidy , sterole , leki oraz szeroką gamę pierwotnych i wtórnych metabolitów. Niektórzy z tych eksporterów u ludzi są zaangażowani w oporność na nowotwory, mukowiscydozę i szereg innych dziedzicznych chorób ludzkich. Wysoki poziom ekspresji genów kodujących niektóre z tych eksporterów zarówno w organizmach prokariotycznych, jak i eukariotycznych (w tym u ludzi) powoduje rozwój oporności na wiele leków, takich jak antybiotyki i środki przeciwnowotworowe.

Setki transporterów ABC scharakteryzowano zarówno u prokariotów, jak i eukariontów. Geny ABC są niezbędne dla wielu procesów zachodzących w komórce, a mutacje w ludzkich genach powodują lub przyczyniają się do kilku ludzkich chorób genetycznych. U ludzi opisano czterdzieści osiem genów ABC. Spośród nich wiele scharakteryzowano i wykazano, że są przyczynowo związane z chorobami występującymi u ludzi, takimi jak mukowiscydoza , adrenoleukodystrofia , choroba Stargardta , nowotwory lekooporne, zespół Dubina-Johnsona , choroba Bylera, postępująca cholestaza wewnątrzwątrobowa, sprzężona z chromosomem X syderoblastyczna niedokrwistość , ataksja oraz uporczywa hipoglikemia i hiperinsulimeniczna hipoglikemia. Transportery ABC są również zaangażowane w oporność na wiele leków iw ten sposób niektóre z nich zostały po raz pierwszy zidentyfikowane. Gdy białka transportowe ABC ulegają nadekspresji w komórkach nowotworowych, mogą one eksportować leki przeciwnowotworowe i czynić nowotwory odpornymi.

Funkcjonować

Transportery ABC wykorzystują energię wiązania ATP i hydrolizy do transportu różnych substratów przez błony komórkowe . Są one podzielone na trzy główne kategorie funkcjonalne. U prokariotów importerzy pośredniczą w pobieraniu składników odżywczych do komórki. Substraty, które mogą być transportowane, obejmują jony , aminokwasy , peptydy , cukry i inne cząsteczki, które są przeważnie hydrofilowe . Obejmujący błonę region transportera ABC chroni substraty hydrofilowe przed lipidami dwuwarstwy błonowej, zapewniając w ten sposób szlak przez błonę komórkową. Eukarionty nie posiadają żadnych importerów. Eksportery lub wypływy , które są obecne zarówno u prokariotów, jak i eukariontów, działają jak pompy, które wyrzucają toksyny i leki z komórki. U bakterii Gram-ujemnych eksportery transportują lipidy i niektóre polisacharydy z cytoplazmy do peryplazmy . Trzecia podgrupa białek ABC nie działa jako transportery, ale bierze udział w procesach translacji i naprawy DNA.

Prokariotyczny

Bakteryjne transportery ABC są niezbędne dla żywotności komórek, zjadliwości i patogenności. Na przykład systemy wychwytu żelaza ABC są ważnymi efektorami zjadliwości. Patogeny wykorzystują siderofory , takie jak enterobaktyna , do usuwania żelaza, które jest w kompleksie z białkami wiążącymi żelazo lub erytrocytami o wysokim powinowactwie . Są to cząsteczki chelatujące żelazo o wysokim powinowactwie, które są wydzielane przez bakterie i ponownie wchłaniają żelazo w kompleksy żelazo-siderofor. Gen chvE-gguAB w Agrobacterium tumefaciens koduje importery glukozy i galaktozy , które są również związane z wirulencją. Transportery są niezwykle istotne dla przeżycia komórki, ponieważ funkcjonują jako układy białkowe, które przeciwdziałają wszelkim niepożądanym zmianom zachodzącym w komórce. Na przykład potencjalny śmiertelny wzrost osmotycznej jest równoważony przez aktywację osmoczułych transporterów ABC, które pośredniczą w wychwytywaniu substancji rozpuszczonych. Oprócz funkcjonowania w transporcie, niektóre bakteryjne białka ABC biorą również udział w regulacji kilku procesów fizjologicznych.

W bakteryjnych systemach wypływowych niektóre substancje, które muszą zostać wydalone z komórki, obejmują składniki powierzchniowe komórki bakteryjnej (np. polisacharydy otoczkowe, lipopolisacharydy i kwas teichojowy ) , białka zaangażowane w patogenezę bakterii ( np . proteaza ), hem, enzymy hydrolityczne , białka warstwy S, czynniki kompetencyjne, toksyny , antybiotyki , bakteriocyny , antybiotyki peptydowe , leki i siderofory. Odgrywają również ważną rolę w szlakach biosyntezy, w tym pozakomórkowej biosyntezie polisacharydów i cytochromu .

eukariotyczny

Chociaż większość eukariotycznych transporterów ABC to wypływy, niektóre nie są bezpośrednio zaangażowane w transport substratów. W transbłonowym regulatorze mukowiscydozy ( CFTR ) oraz w receptorze sulfonylomocznika (SUR) hydroliza ATP związana jest z regulacją otwierania i zamykania kanałów jonowych przenoszonych przez samo białko ABC lub inne białka.

Ludzkie transportery ABC są zaangażowane w kilka chorób, które wynikają z polimorfizmów w genach ABC i rzadko z powodu całkowitej utraty funkcji pojedynczych białek ABC. Takie choroby obejmują mendlowskie i złożone zaburzenia genetyczne, takie jak mukowiscydoza, adrenoleukodystrofia , choroba Stargardta , choroba tangerska , niedobory odporności, postępująca rodzinna cholestaza wewnątrzwątrobowa , zespół Dubina-Johnsona , Pseudoxanthoma elasticum , uporczywa hiperinsulinemiczna hipoglikemia niemowlęca spowodowana ogniskowym rozrostem gruczolakowatym , X -powiązana sideroblastoza i niedokrwistość , związane z wiekiem zwyrodnienie plamki żółtej , rodzinna hipoapoproteinemia, barwnikowe zwyrodnienie siatkówki, dystrofia czopków i inne. Ludzka rodzina ABCB (MDR/TAP) jest odpowiedzialna za wielolekową oporność (MDR) na różne strukturalnie niezwiązane leki. ABCB1 lub MDR1 P-glikoproteina bierze również udział w innych procesach biologicznych, których główną funkcją jest transport lipidów. Stwierdzono, że pośredniczy w wydzielaniu steroidowego aldosteronu przez nadnercza, a jego hamowanie blokuje migrację dendrytycznych komórek odpornościowych, prawdopodobnie związaną z transportem na zewnątrz lipidowego czynnika aktywującego płytki krwi (PAF). Donoszono również, że ABCB1 pośredniczy w transporcie kortyzolu i deksametazonu , ale nie progesteronu w komórkach transfekowanych ABCB1. MDR1 może również transportować cholesterol , krótko- i długołańcuchowe analogi fosfatydylocholiny (PC), fosfatydyloetanoloaminy (PE), fosfatydyloseryny (PS), sfingomieliny (SM) i glukozyloceramidu (GlcCer). Wielospecyficzny transport różnych endogennych lipidów przez transporter MDR1 może prawdopodobnie wpływać na dwuwarstwową dystrybucję lipidów, w szczególności gatunków normalnie dominujących na wewnętrznej ulotce błony komórkowej, takich jak PS i PE.

Niedawno wykazano, że transportery ABC istnieją w łożysku , co wskazuje, że mogą odgrywać rolę ochronną dla rozwijającego się płodu przed ksenobiotykami . Dowody wykazały, że ekspresja w łożysku transporterów ABC glikoproteiny P (P-gp) i białka oporności raka piersi (BCRP) jest zwiększona u wcześniaków w porównaniu z łożyskami donoszonymi, przy czym ekspresja P-gp jest jeszcze większa w ciążach przedwczesnych z zapaleniem błon płodowych. W mniejszym stopniu zwiększenie BMI matki wiązało się również ze zwiększoną ekspresją transportera ABC w łożysku, ale tylko u wcześniaków.

Struktura

Struktura importera ABC: BtuCD z białkiem wiążącym (​)
Struktura eksportera ABC: Sav1866 ze związanym nukleotydem (​)

Wszystkie białka transportowe ABC mają wspólną organizację strukturalną składającą się z czterech domen rdzeniowych. Domeny te składają się z dwóch domen transbłonowych (T) i dwóch domen cytozolowych (A). Dwie domeny T zmieniają się między orientacją skierowaną do wewnątrz i na zewnątrz, a przemiana ta jest napędzana przez hydrolizę trójfosforanu adenozyny lub ATP . ATP wiąże się z podjednostkami A i jest następnie hydrolizowany, aby zasilić przemianę, ale dokładny proces, w którym to się dzieje, nie jest znany. Cztery domeny mogą być obecne w czterech oddzielnych polipeptydach , które występują głównie w bakteriach, lub obecne w jednym lub dwóch polipeptydach wielodomenowych . Gdy polipeptydy są jedną domeną, można je określić jako pełną domenę, a gdy są to dwie domeny wielodomenowe, można je określić jako połówkę domeny. Każda z domen T jest zbudowana z typowo 10 helis alfa obejmujących błonę, przez które transportowana substancja może przedostać się przez błonę plazmatyczną . Również struktura domen T określa specyficzność każdego białka ABC. W konformacji skierowanej do wewnątrz miejsce wiązania w domenie A jest otwarte bezpośrednio na otaczające roztwory wodne. Pozwala to cząsteczkom hydrofilowym wejść do miejsca wiązania bezpośrednio z wewnętrznego płatka dwuwarstwy fosfolipidowej . Ponadto przerwa w białku jest dostępna bezpośrednio z hydrofobowego rdzenia wewnętrznej ulotki dwuwarstwy błonowej. Umożliwia to cząsteczkom hydrofobowym wejście do miejsca wiązania bezpośrednio z wewnętrznego płatka dwuwarstwy fosfolipidowej . Po przejściu zasilanym przez ATP do konformacji skierowanej na zewnątrz, cząsteczki są uwalniane z miejsca wiązania i mogą uciec do ulotki egzoplazmatycznej lub bezpośrednio do ośrodka pozakomórkowego .

Wspólną cechą wszystkich transporterów ABC jest to, że składają się one z dwóch odrębnych domen, domeny transbłonowej (TMD) i domeny wiążącej nukleotydy (NBD) . TMD, znana również jako domena obejmująca błonę (MSD) lub domena integralnej błony (IM), składa się z helis alfa osadzonych w dwuwarstwie błony. Rozpoznaje różne substraty i przechodzi zmiany konformacyjne, aby przetransportować substrat przez błonę. Sekwencja i architektura TMD jest zmienna, odzwierciedlając chemiczną różnorodność substratów, które mogą być przemieszczane. Z drugiej strony domena NBD lub kaseta wiążąca ATP (ABC) znajduje się w cytoplazmie i ma wysoce konserwatywną sekwencję. NBD jest miejscem wiązania ATP. U większości eksporterów N-końcowa domena transbłonowa i C-końcowe domeny ABC są połączone w pojedynczy łańcuch polipeptydowy, ułożony jako TMD-NBD-TMD-NBD. Przykładem jest E. coli, HlyB. Importerzy mają odwróconą organizację, to znaczy NBD-TMD-NBD-TMD, gdzie domena ABC jest N-końcowa, podczas gdy TMD jest C-końcowa, tak jak w białku MacB E. coli odpowiedzialnym za oporność na makrolidy .

Architektura strukturalna transporterów ABC składa się co najmniej z dwóch TMD i dwóch NBD. Cztery indywidualne łańcuchy polipeptydowe, w tym dwie podjednostki TMD i dwie podjednostki NBD, mogą łączyć się, tworząc pełny transporter , taki jak u importera BtuCD E. coli , zaangażowanego w pobieranie witaminy B12 . Większość eksporterów, takich jak eksporter wielu leków Sav1866 ze Staphylococcus aureus , składa się z homodimeru składającego się z dwóch półtransporterów lub monomerów TMD połączonych z domeną wiążącą nukleotyd (NBD). Aby uzyskać funkcjonalność, często wymagany jest pełny transporter. Niektóre transportery ABC mają dodatkowe elementy, które przyczyniają się do funkcji regulacyjnej tej klasy białek. W szczególności importerzy mają białko wiążące o wysokim powinowactwie (BP) , które specyficznie wiąże się z substratem w peryplazmie w celu dostarczenia do odpowiedniego transportera ABC. Eksporterzy nie mają białka wiążącego, ale mają domenę wewnątrzkomórkową (ICD) , która łączy helisy obejmujące błonę i domenę ABC. Uważa się, że ICD jest odpowiedzialny za komunikację pomiędzy TMD i NBD.

Domena transbłonowa (TMD)

Większość transporterów ma domeny transbłonowe, które składają się łącznie z 12 α-helis z 6 α-helisami na monomer. Ponieważ TMD są strukturalnie zróżnicowane, niektóre transportery mają różną liczbę helis (od sześciu do jedenastu). Domeny TM są podzielone na trzy odrębne zestawy fałd: fałdy importera ABC typu I , importera ABC typu II i fałdy eksportera ABC . Klasyfikacja fałd importerów opiera się na szczegółowej charakterystyce sekwencji.

Fałd importera ABC typu I był pierwotnie obserwowany w podjednostce ModB TM transportera molibdenianu . Ten fałd diagnostyczny można również znaleźć w podjednostkach MalF i MalG TM MalFGK 2 i transporterze Met MetI. W transporterze MetI ten fałd stanowi minimalny zestaw 5 helis transbłonowych, podczas gdy dodatkowa helisa jest obecna zarówno dla ModB, jak i MalG. Powszechną organizacją fałdu jest topologia „góra-dół” helis TM2-5, która wyznacza ścieżkę translokacji, a helisa TM1 jest owinięta wokół zewnętrznej powierzchni zwróconej w stronę błony i styka się z innymi helisami TM.

Fałd importera ABC typu II obserwuje się w domenie helisy dwudziestu TM BtuCD iw Hi1471, homologicznym transporterze z Haemophilus influenzae . W BtuCD upakowanie helis jest złożone. Zauważalny wzór polega na tym, że helisa TM2 jest umieszczona przez środek podjednostki, gdzie jest otoczona w bliskiej odległości przez inne helisy. Tymczasem helisy TM5 i TM10 są umieszczone w interfejsie TMD. Region obejmujący błonę eksporterów ABC jest zorganizowany w dwa „skrzydła”, które składają się z helis TM1 i TM2 z jednej podjednostki i TM3-6 z drugiej, w układzie z zamianą domen. Wyraźnym wzorem jest to, że helisy TM1-3 są powiązane z TM4-6 przez przybliżony dwukrotny obrót wokół osi w płaszczyźnie błony.

Fałd eksportera jest pierwotnie obserwowany w strukturze Sav1866. Zawiera 12 helis TM, po 6 na monomer.

Domena wiążąca nukleotydy (NBD)

Struktura NBD transporterów ABC ze związanym nukleotydem (​). Liniowa reprezentacja sekwencji białek powyżej pokazuje względne pozycje konserwatywnych motywów aminokwasowych w strukturze (kolory pasują do struktury 3D)

Domena ABC składa się z dwóch domen, katalitycznej domeny rdzeniowej podobnej do ATPaz motorycznych podobnych do RecA oraz mniejszej, zróżnicowanej strukturalnie subdomeny α-helikalnej , która jest unikalna dla transporterów ABC. Większa domena zazwyczaj składa się z dwóch arkuszy β i sześciu helis α, gdzie katalityczny motyw Walkera A (GXXGXGKS/T, gdzie X oznacza dowolny aminokwas) lub motyw pętli P i Walkera B (ΦΦΦΦD, z których Φ jest resztą hydrofobową ) leży. Domena helikalna składa się z trzech lub czterech helis i motywu sygnaturowego ABC , znanego również jako motyw LSGGQ , peptyd łącznikowy lub motyw C. Domena ABC ma również resztę glutaminy znajdującą się w elastycznej pętli zwanej pętlą Q , wieczkiem lub przełącznikiem γ-fosforanowym, która łączy TMD i ABC. Przypuszcza się, że pętla Q bierze udział w interakcji NBD i TMD, szczególnie w sprzężeniu hydrolizy nukleotydów ze zmianami konformacyjnymi TMD podczas translokacji substratu. Motyw H lub region przełączający zawiera wysoce konserwatywną resztę histydyny , która jest również ważna w interakcji domeny ABC z ATP. Nazwa kaseta wiążąca ATP pochodzi od diagnostycznego układu fałd lub motywów tej klasy białek po utworzeniu kanapki ATP i hydrolizie ATP.

Wiązanie i hydroliza ATP

Tworzenie dimeru dwóch domen ABC transporterów wymaga wiązania ATP. Ogólnie obserwuje się, że stan związany z ATP jest związany z najszerszym interfejsem między domenami ABC, podczas gdy struktury transporterów wolnych od nukleotydów wykazują konformacje z większymi odstępami między domenami ABC. Struktury stanu związanego z ATP izolowanych NBD zostały zgłoszone dla importerów, w tym HisP, GlcV, MJ1267, E. coli MalK (EcMalK), T. litoralis MalK (TlMalK) i eksporterów, takich jak TAP, HlyB, MJ0796, Sav1866, i MsbA. W tych transporterach ATP jest związane z domeną ABC. Dwie cząsteczki ATP są umieszczone na granicy faz dimeru, umieszczone pomiędzy motywem Walkera A jednej podjednostki i motywem LSGGQ drugiej. Po raz pierwszy zaobserwowano to w Rad50 i opisano w strukturach MJ0796, podjednostki NBD transportera LolD z Methanococcus jannaschii i EcMalK transportera maltozy. Struktury te były również zgodne z wynikami badań biochemicznych, które wykazały, że ATP jest w bliskim kontakcie z resztami w pętli P i motywem LSGGQ podczas katalizy .

Wiązanie nukleotydów jest wymagane, aby zapewnić integralność elektrostatyczną i/lub strukturalną miejsca aktywnego i przyczynić się do powstania aktywnego dimeru NBD. Wiązanie ATP jest stabilizowane przez następujące interakcje: (1) oddziaływanie pierścieniowe konserwowanej reszty aromatycznej poprzedzającej motyw Walkera A i pierścień adenozynowy ATP, (2) wiązania wodorowe między konserwowaną resztą lizyny w motywie Walkera A oraz atomy tlenu β- i γ-fosforanów ATP oraz koordynacja tych fosforanów i niektórych reszt w motywie Walkera A z jonem Mg 2+ oraz (3) koordynacja γ-fosforanu z łańcuchem bocznym seryny i głównymi grupami amidowymi reszt glicyny w motywie LSGGQ. Ponadto resztą, która sugeruje ścisłe sprzężenie wiązania ATP i dimeryzacji, jest konserwatywna histydyna w pętli H. Ta histydyna styka się z resztami w poprzek interfejsu dimeru w motywie Walkera A i pętli D, konserwowanej sekwencji następującej po motywie Walkera B.

Enzymatyczna hydroliza ATP wymaga odpowiedniego wiązania fosforanów i ułożenia γ-fosforanu względem atakującej wody. W miejscu wiązania nukleotydu atomy tlenu β- i γ-fosforanów ATP są stabilizowane przez reszty w motywie Walkera A i koordynowane z Mg2 + . Ten jon Mg 2+ koordynuje również z końcową resztą asparaginianu w motywie Walkera B poprzez atakującą H 2 O. Ogólna zasada, którą może być reszta glutaminianu sąsiadująca z motywem Walkera B, glutamina w pętli Q lub Stwierdzono, że histydyna w regionie przełączającym, która tworzy wiązanie wodorowe z γ-fosforanem ATP, katalizuje szybkość hydrolizy ATP poprzez promowanie atakującej H 2 O. Dokładny mechanizm molekularny hydrolizy ATP jest nadal kontrowersyjny.

Mechanizm transportu

Transportery ABC są transporterami aktywnymi , to znaczy wykorzystują energię w postaci trójfosforanu adenozyny (ATP) do przemieszczania substratów przez błony komórkowe. Białka te wykorzystują energię wiązania ATP i/lub hydrolizy do kierowania zmianami konformacyjnymi w domenie transbłonowej (TMD), aw konsekwencji do transportu cząsteczek. Importerzy i eksporterzy ABC mają wspólny mechanizm transportu substratów. Są podobne w swojej strukturze. Modelem opisującym zmiany konformacyjne związane z wiązaniem substratu jest model o dostępie naprzemiennym . W tym modelu miejsce wiązania substratu zmienia się między konformacjami skierowanymi na zewnątrz i do wewnątrz . Względne powinowactwo wiązania dwóch konformacji do podłoża w dużej mierze determinuje kierunek transportu netto. W przypadku importerów, ponieważ translokacja jest kierowana z peryplazmy do cytoplazmy, konformacja skierowana na zewnątrz ma większe powinowactwo wiązania z substratem. W przeciwieństwie do tego, powinowactwo wiązania substratu u eksporterów jest większe w konformacji skierowanej do wewnątrz. Model opisujący zmiany konformacyjne w domenie wiążącej nukleotydy (NBD) w wyniku wiązania ATP i hydrolizy to model przełączania ATP . Model ten przedstawia dwie główne konformacje NBD: tworzenie zamkniętego dimeru po związaniu dwóch cząsteczek ATP i dysocjację do otwartego dimeru ułatwioną przez hydrolizę ATP i uwolnienie nieorganicznego fosforanu (Pi ) i difosforanu adenozyny (ADP). Przełączanie między otwartą i zamkniętą konformacją dimeru indukuje zmiany konformacyjne w TMD, powodując translokację substratu.

Ogólny mechanizm cyklu transportowego transporterów ABC nie został w pełni wyjaśniony, ale zgromadzono istotne dane strukturalne i biochemiczne na poparcie modelu, w którym wiązanie ATP i hydroliza są sprzężone ze zmianami konformacyjnymi w transporterze. Stan spoczynku wszystkich transporterów ABC ma NBD w konfiguracji otwartego dimeru, z niskim powinowactwem do ATP. Ta otwarta konformacja posiada komorę dostępną do wnętrza transportera. Cykl transportu jest inicjowany przez wiązanie substratu z miejscem o wysokim powinowactwie na TMD, co indukuje zmiany konformacyjne w NBD i wzmacnia wiązanie ATP. Dwie cząsteczki ATP wiążą się wspólnie, tworząc zamkniętą konfigurację dimeru. Zamknięty dimer NBD indukuje zmianę konformacyjną w TMD, tak że TMD otwiera się, tworząc komorę z otworem przeciwnym do otworu w stanie początkowym. Powinowactwo substratu do TMD jest zmniejszone, uwalniając w ten sposób substrat. Następuje hydroliza ATP, a następnie kolejne uwalnianie P i , a następnie ADP przywraca transporterowi jego podstawową konfigurację. Chociaż zasugerowano wspólny mechanizm, kolejność wiązania substratu, wiązania nukleotydów i hydrolizy oraz zmian konformacyjnych, a także interakcji między domenami, jest nadal przedmiotem dyskusji.

Kilka grup badających transportery ABC ma różne założenia dotyczące siły napędowej funkcji transportera. Ogólnie przyjmuje się, że hydroliza ATP zapewnia główny wkład energii lub „suw mocy” dla transportu oraz że NBD działają naprzemiennie i prawdopodobnie biorą udział w różnych etapach cyklu transportowego. Jednak ostatnie dane strukturalne i biochemiczne pokazują, że wiązanie ATP, a nie hydroliza ATP, zapewnia „udar mocy”. Może być również tak, że ponieważ wiązanie ATP wyzwala dimeryzację NBD, tworzenie dimeru może reprezentować „udar mocy”. Ponadto niektóre transportery mają NBD, które nie mają podobnych zdolności wiązania i hydrolizy ATP, a interfejs dimeru NBD składa się z dwóch kieszeni wiążących ATP, co sugeruje jednoczesną funkcję dwóch NBD w cyklu transportowym.

Zgłoszono pewne dowody na to, że wiązanie ATP jest rzeczywiście uderzeniem mocy cyklu transportowego. Wykazano, że wiązanie ATP indukuje zmiany we właściwościach wiązania substratu TMD. Powinowactwo transporterów ABC do substratów było trudne do bezpośredniego zmierzenia, a pomiary pośrednie, na przykład poprzez stymulację aktywności ATPazy, często odzwierciedlają inne etapy ograniczające szybkość. Niedawno bezpośredni pomiar wiązania winblastyny ​​z permeazą -glikoproteiną ( P-glikoproteiną ) w obecności nieulegających hydrolizie analogów ATP, np. 5'-adenylilo-β-γ-imidodifosforanu (AMP-PNP), wykazał, że hydroliza jest wystarczająca do zmniejszenia powinowactwa wiązania substratu. Ponadto wiązanie ATP indukuje istotne zmiany konformacyjne w TMD. spektroskopowe , dostępności proteaz i sieciowania wykazały, że wiązanie ATP z NBD indukuje zmiany konformacyjne w białku 1 związanym z opornością wielolekową (MRP1), HisPMQ, LmrA i Pgp. Dwuwymiarowe struktury krystaliczne Pgp związanego z AMP-PNP wykazały, że główna zmiana konformacyjna podczas cyklu transportowego zachodzi po związaniu ATP i że późniejsza hydroliza ATP wprowadza bardziej ograniczone zmiany. Obrót i nachylenie transbłonowych helis α mogą przyczyniać się do tych zmian konformacyjnych. Inne badania skupiały się na potwierdzeniu, że wiązanie ATP indukuje tworzenie zamkniętych dimerów NBD. Badania biochemiczne nienaruszonych kompleksów transportowych sugerują, że zmiany konformacyjne w NBD są stosunkowo niewielkie. W przypadku braku ATP, NBD mogą być stosunkowo elastyczne, ale nie pociągają za sobą większej reorientacji NBD w odniesieniu do innych domen. Wiązanie ATP indukuje sztywną rotację obu subdomen ABC względem siebie, co pozwala na właściwe ustawienie nukleotydu w miejscu aktywnym i interakcję z wyznaczonymi motywami. Istnieją mocne dowody biochemiczne, że wiązanie dwóch cząsteczek ATP może być kooperatywne, to znaczy, że ATP musi związać się z dwiema aktywnymi kieszeniami, zanim NBD będą mogły dimeryzować i utworzyć zamkniętą, aktywną katalitycznie konformację.

importerzy ABC

Większość transporterów ABC, które pośredniczą w pobieraniu składników odżywczych i innych cząsteczek w bakteriach, opiera się na białku wiążącym substancję rozpuszczoną (BP) o wysokim powinowactwie. BP to rozpuszczalne białka znajdujące się w przestrzeni peryplazmatycznej między wewnętrzną i zewnętrzną błoną bakterii Gram-ujemnych . Mikroorganizmy Gram-dodatnie nie mają peryplazmy , więc ich białkiem wiążącym jest często lipoproteina związana z zewnętrzną powierzchnią błony komórkowej . Niektóre bakterie Gram-dodatnie mają BP połączone z domeną transbłonową samego transportera. Pierwszą udaną rentgenowską strukturą krystaliczną nienaruszonego importera ABC jest transporter molibdenu (ModBC-A) z Archaeoglobus fulgidus . Określono również atomowe struktury rozdzielcze trzech innych bakteryjnych importerów, E. coli BtuCD, E. coli transporter maltozy (MalFGK 2 -E) i przypuszczalny transporter chelatów metali z Haemophilus influenzae , HI1470/1. Struktury dostarczyły szczegółowych zdjęć interakcji domen transbłonowych i ABC, a także ujawniły dwie różne konformacje z otworem w dwóch przeciwnych kierunkach. Inną wspólną cechą importerów jest to, że każdy NBD jest związany z jednym TMD głównie poprzez krótką cytoplazmatyczną helisę TMD, „sprzęgającą helisę”. Ta część pętli EAA dokuje w szczelinie powierzchniowej utworzonej między subdomenami podobnymi do RecA i helikalnymi ABC i leży w przybliżeniu równolegle do dwuwarstwy błony.

Duzi importerzy ABC

BtuCD i HI1470/1 są sklasyfikowane jako duże (Typ II) importery ABC. Podjednostka transbłonowa importera witaminy B12 , BtuCD, zawiera 10 helis TM, a jednostka funkcjonalna składa się z dwóch kopii domeny wiążącej nukleotyd (NBD) i domeny transbłonowej (TMD). TMD i NBD oddziałują ze sobą poprzez pętlę cytoplazmatyczną między dwiema helisami TM i pętlą Q w ABC. W przypadku braku nukleotydu dwie domeny ABC są sfałdowane, a interfejs dimeru jest otwarty. Porównanie struktur z białkiem wiążącym (BtuCDF) i bez (BtuCD) ujawnia, że ​​BtuCD ma otwór skierowany w stronę peryplazmy, podczas gdy w BtuCDF konformacja skierowana na zewnątrz jest zamknięta po obu stronach błony. Struktury BtuCD i homologu BtuCD, HI1470/1, reprezentują dwa różne stany konformacyjne transportera ABC. Przewidywany szlak translokacji w BtuCD jest otwarty do peryplazmy i zamknięty po cytoplazmatycznej stronie błony, podczas gdy szlak HI1470/1 jest skierowany w przeciwnym kierunku i otwarty tylko do cytoplazmy. Różnica w strukturach polega na 9-stopniowym skręcie jednej podjednostki TM względem drugiej.

Mali importerzy ABC

Struktury ModBC-A i MalFGK 2 -E, które są w kompleksie z ich białkiem wiążącym, odpowiadają małym (Typ I) importerom ABC. TMD ModBC-A i MalFGK 2 -E mają tylko sześć helis na podjednostkę. Homodimer ModBC-A ma konformację, w której podjednostki TM (ModB) orientują się w kształcie odwróconej litery V z wnęką dostępną dla cytoplazmy. Z drugiej strony podjednostki ABC (ModC) są ułożone w otwartej, wolnej od nukleotydów konformacji, w której pętla P jednej podjednostki jest zwrócona, ale jest odłączona od motywu LSGGQ drugiej. Białko wiążące ModA jest w konformacji zamkniętej z substratem związanym w szczelinie między jego dwoma płatami i przyłączonym do pozakomórkowych pętli ModB, przy czym substrat znajduje się bezpośrednio nad zamkniętym wejściem transportera. MalFGK 2 -E przypomina katalityczny stan przejściowy hydrolizy ATP. Jest w konformacji zamkniętej, w której zawiera dwie cząsteczki ATP, umieszczone pomiędzy motywami Walkera A i B jednej podjednostki oraz motywem LSGGQ drugiej podjednostki. Białko wiążące maltozę (MBP lub MalE) jest zadokowane po periplazmatycznej stronie podjednostek TM (MalF i MalG), a na styku MalF i MalG można znaleźć dużą, zamkniętą wnękę. Układ helis TM ma konformację zamkniętą w kierunku cytoplazmy, ale z otworem skierowanym na zewnątrz. Struktura sugeruje możliwość, że MBP może stymulować ATPazy transportera po związaniu.

Mechanizm transportu dla importerów

Proponowany mechanizm transportu dla importerów ABC. Ten model dostępu zmiennego został oparty na strukturach krystalicznych ModBC-A i HI1470/1.

Mechanizm transportu dla importerów obsługuje model dostępu zmiennego. Stan spoczynku importerów jest skierowany do wewnątrz, gdzie interfejs dimeru domeny wiążącej nukleotydy (NBD) jest utrzymywany w stanie otwartym przez TMD i skierowany na zewnątrz, ale zamknięty z cytoplazmy. Po dokowaniu zamkniętego, obciążonego substratem białka wiążącego w kierunku peryplazmatycznej strony domen transbłonowych, ATP wiąże się, a dimer NBD zamyka się. To zmienia stan spoczynku transportera w konformację skierowaną na zewnątrz, w której TMD zmieniły orientację, aby otrzymać substrat z białka wiążącego. Po hydrolizie ATP dimer NBD otwiera się i substrat jest uwalniany do cytoplazmy. Uwolnienie ADP i Pi powoduje powrót transportera do stanu spoczynku. Jedyną niespójnością tego mechanizmu z modelem przełączania ATP jest to, że konformacja w stanie spoczynku, wolnym od nukleotydów, różni się od oczekiwanej konformacji skierowanej na zewnątrz. Chociaż tak jest, kluczową kwestią jest to, że NBD nie dimeryzuje, chyba że ATP i białko wiążące są związane z transporterem.

Eksporterzy ABC

Prokariotycznych eksporterów ABC jest wielu i mają bliskie homologi u eukariontów. Ta klasa transporterów jest badana na podstawie rodzaju transportowanego podłoża. Jedna klasa jest zaangażowana w eksport białek (np. toksyny , enzymy hydrolityczne , białka warstwy S, lantybiotyki , bakteriocyny i czynniki kompetencyjne), a druga w wypływ leków. Transportery ABC zyskały szerokie zainteresowanie, ponieważ przyczyniają się do odporności komórek na antybiotyki i środki przeciwnowotworowe poprzez wypompowywanie leków z komórek. Powszechnym mechanizmem jest nadekspresja eksporterów ABC, takich jak glikoproteina P (P-gp/ABCB1), białko 1 związane z opornością wielolekową ( MRP1 / ABCC1 ) i białko oporności raka piersi (BCRP/ABCG2) w komórkach nowotworowych, które ograniczają ekspozycję na leki przeciwnowotworowe.

W organizmach Gram-ujemnych transportery ABC pośredniczą w równoczesnym wydzielaniu substratów białkowych przez błonę wewnętrzną i zewnętrzną bez przechodzenia przez peryplazmę. Ten rodzaj wydzielania jest określany jako wydzielanie typu I , które obejmuje trzy składniki, które działają wspólnie: eksporter ABC , białko fuzyjne błony (MFP) i czynnik błony zewnętrznej (OMF) . Przykładem jest wydzielanie hemolizyny (HlyA) z E. coli , gdzie transporter ABC błony wewnętrznej HlyB oddziałuje z białkiem fuzyjnym błony wewnętrznej HlyD i czynnikiem ułatwiającym błonę zewnętrzną TolC. TolC umożliwia transport hemolizyny przez dwie błony z pominięciem peryplazmy.

Lekooporność bakterii staje się coraz większym problemem zdrowotnym. Jeden z mechanizmów lekooporności jest związany ze wzrostem wypływu antybiotyku z komórki bakteryjnej. Oporność na leki związana z wypływem leku, w którym pośredniczy P-glikoproteina , została pierwotnie opisana w komórkach ssaków. W bakteriach Levy i współpracownicy przedstawili pierwsze dowody na to, że oporność na antybiotyki była spowodowana aktywnym wypływem leku. P-glikoproteina jest najlepiej zbadaną pompą wypływową i jako taka dostarczyła ważnych informacji na temat mechanizmu pomp bakteryjnych. Chociaż niektórzy eksporterzy transportują określony rodzaj substratu, większość transporterów wytłacza zróżnicowaną klasę leków o różnej strukturze. Transportery te są powszechnie nazywane odpornymi na wiele leków (MDR) i czasami określane jako „hydrofobowe odkurzacze”.

Ludzka glikoproteina P ABCB1/MDR1

Główny artykuł: P-glikoproteina

P-glikoproteina (3.A.1.201.1) jest dobrze zbadanym białkiem związanym z wielolekoopornością. Należy do ludzkiej ABCB (MDR/TAP) i jest również znany jako ABCB1 lub MDR1 Pgp . MDR1 składa się z funkcjonalnego monomeru z dwiema domenami transbłonowymi (TMD) i dwiema domenami wiążącymi nukleotydy (NBD). Białko to może transportować głównie substraty kationowe lub elektrycznie obojętne, jak również szerokie spektrum substratów amfifilowych. Strukturę pełnowymiarowego monomeru ABCB1 uzyskano w obecności i nieobecności nukleotydu za pomocą kriokrystalografii elektronowej . Bez nukleotydu TMD są w przybliżeniu równoległe i tworzą beczkę otaczającą centralny por, z otworem skierowanym w stronę zewnątrzkomórkowej strony błony i zamkniętym na powierzchni wewnątrzkomórkowej. W obecności nieulegającego hydrolizie analogu ATP, AMP-PNP, TMD mają znaczną reorganizację z trzema wyraźnie oddzielonymi domenami. Centralny por, który jest zamknięty między TMD, jest lekko otwarty w kierunku powierzchni wewnątrzkomórkowej z przerwą między dwiema domenami umożliwiającą dostęp substratu z fazy lipidowej. Znaczne przepakowywanie i możliwa rotacja helis TM po związaniu nukleotydów sugeruje model rotacji helisy dla mechanizmu transportu.

Transportery roślin

Genom rośliny modelowej Arabidopsis thaliana jest w stanie zakodować 120 białek ABC w porównaniu z 50-70 białkami ABC, które są kodowane przez genom ludzki i muszki owocowe ( Drosophila melanogaster ). Roślinne białka ABC są podzielone na 13 podrodzin na podstawie wielkości (pełne, połówki lub ćwiartki), orientacji i ogólnego podobieństwa sekwencji aminokwasów. Homologi oporności wielolekowej (MDR), znane również jako P-glikoproteiny, reprezentują największą podrodzinę roślin z 22 członkami i drugą co do wielkości ogólną podrodzinę ABC. Podrodzina B roślinnych transporterów ABC (ABCB) charakteryzuje się ich lokalizacją w błonie plazmatycznej. Roślinne transportery ABCB charakteryzowano przez ich heterologiczną ekspresję w komórkach Escherichia coli , Saccharomyces cerevisiae , Schizosaccharomyces pombe (drożdże rozszczepialne) i HeLa w celu określenia specyficzności substratowej. Wykazano, że roślinne transportery ABCB transportują fitohormon kwas indolo-3-octowy (IAA), znany również jako auksyna , niezbędny regulator wzrostu i rozwoju roślin. Kierunkowy polarny transport auksyny pośredniczy w reakcjach środowiskowych roślin poprzez procesy takie jak fototropizm i grawitropizm. Dwa z najlepiej zbadanych transporterów auksyny, ABCB1 i ABCB19, zostały scharakteryzowane jako pierwszorzędowe eksportery auksyny. Inne transportery ABCB, takie jak ABCB4, uczestniczą zarówno w eksporcie, jak i imporcie auksyny. następnie odwraca funkcję, aby eksportować tylko auksynę.

Sav1866

Pierwszą strukturą o wysokiej rozdzielczości zgłoszoną dla eksportera ABC była struktura Sav1866 (3.A.1.106.2) z Staphylococcus aureus . Sav1866 jest homologiem wielolekowych transporterów ABC. Wykazuje znaczące podobieństwo sekwencji do ludzkich transporterów ABC z podrodziny B, która obejmuje MDR1 i TAP1/TAP2. Wiadomo, że aktywność ATPazy Sav1866 jest stymulowana przez leki przeciwnowotworowe, takie jak doksorubicyna , winblastyna i inne, co sugeruje podobną specyficzność substratową do P-glikoproteiny, a zatem możliwy wspólny mechanizm translokacji substratu. Sav1866 jest homodimerem półtransporterów, a każda podjednostka zawiera N-końcową TMD z sześcioma helisami i C-końcową NBD. NBD mają podobną strukturę do innych transporterów ABC, w których dwa miejsca wiązania ATP są utworzone na granicy dimeru między motywem Walkera A jednego NBD a motywem LSGGQ drugiego. Struktura Sav1866 związana z ADP przedstawia NBD w zamkniętym dimerze, a helisy TM dzielą się na dwa „skrzydła” zorientowane w kierunku peryplazmy, tworząc konformację skierowaną na zewnątrz. Każde skrzydło składa się z helis TM1-2 z jednej podjednostki i TM3-6 z drugiej podjednostki. Zawiera długie pętle wewnątrzkomórkowe (ICL lub ICD) łączące TMD, które rozciągają się poza dwuwarstwę lipidową do cytoplazmy i oddziałują z 8=D. Podczas gdy importerzy zawierają krótką helisę sprzęgającą, która styka się z pojedynczą NBD, Sav1866 ma dwie wewnątrzkomórkowe helisy sprzęgające, jedną (ICL1) stykającą się z NBD obu podjednostek, a drugą (ICL2) oddziałującą tylko z przeciwną podjednostką NBD.

MsbA

MsbA (3.A.1.106.1) jest wielolekoopornym (MDR) transporterem ABC i prawdopodobnie flippazą lipidową . Jest to ATPaza , która transportuje lipid A , hydrofobowe ugrupowanie lipopolisacharydu (LPS), sacharolipidu na bazie glukozaminy, który tworzy zewnętrzną monowarstwę błon zewnętrznych większości bakterii Gram-ujemnych. Lipid A jest endotoksyną , a więc utrata MsbA z błony komórkowej lub mutacje , które zakłócają transport, powodują gromadzenie się lipidu A w wewnętrznej błonie komórkowej, co prowadzi do śmierci komórki. Jest to bliski bakteryjny homolog P-glikoproteiny (Pgp) przez homologię sekwencji białek i ma nakładające się specyficzności substratowe z transporterem MDR-ABC LmrA z Lactococcus lactis . MsbA z E. coli jest w 36% identyczny z NH2 - końcową połową ludzkiego MDR1, co sugeruje wspólny mechanizm transportu substratów amfifatycznych i hydrofobowych. Gen MsbA koduje półtransporter zawierający domenę transbłonową (TMD) połączoną z domeną wiążącą nukleotydy (NBD). Składa się on jako homodimer o całkowitej masie cząsteczkowej 129,2 kD. MsbA zawiera 6 TMD po stronie peryplazmatycznej, NBD zlokalizowaną po cytoplazmatycznej stronie błony komórkowej oraz domenę wewnątrzkomórkową (ICD), łączącą TMD i NBD. Ta zachowana helisa rozciągająca się od segmentów TMD do miejsca aktywnego NBD lub w jego pobliżu jest w dużej mierze odpowiedzialna za przesłuch między TMD i NBD. W szczególności ICD1 służy jako konserwowany punkt obrotu, wokół którego NBD może się obracać, umożliwiając w ten sposób dysocjację i dimeryzację NBD podczas wiązania ATP i hydrolizy.

Struktury MsbA przedstawiające trzy stany konformacyjne: otwarte apo (​), zamknięte apo (​) i związane z nukleotydem (​)

Wcześniej opublikowane (a teraz wycofane) struktury rentgenowskie MsbA były niezgodne z bakteryjnym homologiem Sav1866. Struktury zostały ponownie zbadane i stwierdzono, że zawierały błąd w przypisaniu ręki, co skutkowało nieprawidłowymi modelami MsbA. Ostatnio błędy zostały poprawione i zgłoszono nowe struktury. Stan spoczynkowy E. coli MsbA wykazuje kształt odwróconej litery „V” z komorą dostępną do wnętrza transportera, co sugeruje otwartą, skierowaną do wewnątrz konformację . Kontakty dimeru są skoncentrowane między pętlami zewnątrzkomórkowymi i podczas gdy NBD są oddalone od siebie o ≈50Å, podjednostki są zwrócone do siebie. Odległość między resztami w miejscu interfejsu dimeru została zweryfikowana za pomocą eksperymentów sieciowania i badań spektroskopii EPR . Stosunkowo duża komora pozwala na umieszczenie dużych grup główek cukrowych, takich jak obecne w lipidach A. Do przemieszczania dużych grup główek cukrowych przez błonę wymagane są znaczące zmiany konformacyjne. Różnica między dwiema strukturami wolnymi od nukleotydów (apo) polega na ≈30° obrotu helis TM4/TM5 względem helis TM3/TM6. W zamkniętym stanie apo (z V. cholerae MsbA) NBD są wyrównane i chociaż są bliżej, nie utworzyły kanapki ATP, a pętle P przeciwstawnych monomerów są ustawione obok siebie. W porównaniu z konformacją otwartą, interfejs dimeru TMD w zamkniętej , skierowanej do wewnątrz konformacji ma rozległe kontakty. Dla obu konformacji apo MsbA otwór komory jest skierowany do wewnątrz. Struktura MsbA-AMP-PNP (5'-adenylilo-β-γ-imidodifosforanu), otrzymanego z S. typhimurium , jest podobna do Sav1866. NBD w tej konformacji związanej z nukleotydem, skierowanej na zewnątrz , łączą się, tworząc kanoniczną kanapkę z dimerem ATP, to znaczy, że nukleotyd znajduje się pomiędzy motywem pętli P i motywem LSGGQ. Przejście konformacyjne z MsbA-closed-apo do MsbA-AMP-PNP obejmuje dwa etapy, które są bardziej prawdopodobne: obrót o ≈10 ° helis TM4 / TM5 w kierunku TM3 / TM6, przybliżenie NBD, ale nie do wyrównania, po którym następuje odchylenie helis TM4/TM5 ≈20° od płaszczyzny. Ruch skręcający powoduje oddzielenie helis TM3/TM6 od TM1/TM2, co prowadzi do zmiany konformacji z konformacji skierowanej do wewnątrz na zwróconą na zewnątrz. Zatem zmiany zarówno w orientacji, jak i rozstawie NBD radykalnie zmieniają upakowanie helis transbłonowych i skutecznie przełączają dostęp do komory z wewnętrznej na zewnętrzną ulotkę membrany. Struktury wyznaczone dla MsbA są podstawą przechylnego modelu transportu. Opisane struktury podkreślają również dynamiczny charakter eksporterów ABC, co sugerują również badania fluorescencji i EPR. Ostatnie prace zaowocowały odkryciem inhibitorów MsbA.

Mechanizm transportu dla eksporterów

Proponowany mechanizm transportu dla eksporterów ABC. Model ten został oparty na badaniach strukturalnych i biochemicznych MsbA.

Eksporterzy ABC mają mechanizm transportowy, który jest zgodny zarówno z modelem dostępu zmiennego, jak i modelem przełączania ATP. W stanach apo eksporterów konformacja jest skierowana do wewnątrz, a TMD i NBD są stosunkowo daleko od siebie, aby pomieścić podłoża amfifilowe lub hydrofobowe. W szczególności w przypadku MsbA rozmiar komory jest wystarczająco duży, aby pomieścić grupy cukrowe z lipopolisacharydów (LPS). Jak sugerowało kilka grup, wiązanie substratu inicjuje cykl transportowy. „Udar mocy”, czyli wiązanie ATP, które indukuje dimeryzację NBD i tworzenie kanapki ATP, napędza zmiany konformacyjne w TMD. W MsbA grupy główek cukrowych są sekwestrowane w komorze podczas „uderzenia mocy”. Wnęka jest wyłożona naładowanymi i polarnymi resztami, które prawdopodobnie są solwatowane, tworząc energetycznie niekorzystne środowisko dla substratów hydrofobowych i energetycznie korzystne dla ugrupowań polarnych w związkach amfifilowych lub grupach cukrowych z LPS. Ponieważ lipid nie może być stabilny przez długi czas w środowisku komory, lipid A i inne cząsteczki hydrofobowe mogą „odwrócić się” do bardziej korzystnej energetycznie pozycji w ulotce błony zewnętrznej. „Odwracanie” może być również napędzane przez ścinanie sztywnego ciała TMD, podczas gdy hydrofobowe ogony LPS są przeciągane przez dwuwarstwę lipidową. Przepakowanie helis zmienia konformację w stan skierowany na zewnątrz. Hydroliza ATP może poszerzyć otwór peryplazmatyczny i popychać substrat w kierunku zewnętrznego płatka dwuwarstwy lipidowej. Hydroliza drugiej cząsteczki ATP i uwolnienie Pi oddziela NBD, po czym następuje przywrócenie stanu spoczynku, otwierając komorę w kierunku cytoplazmy na kolejny cykl.

Rola w oporności wielolekowej

Wiadomo, że transportery ABC odgrywają kluczową rolę w rozwoju oporności wielolekowej (MDR). W MDR pacjenci przyjmujący leki ostatecznie rozwijają oporność nie tylko na lek, który przyjmują, ale także na kilka różnych rodzajów leków. Jest to spowodowane kilkoma czynnikami, z których jednym jest zwiększone wydalanie leku z komórki przez transportery ABC. Na przykład białko ABCB1 ( glikoproteina P ) działa w wypompowywaniu leków hamujących nowotwory z komórki. Pgp, zwany także MDR1, ABCB1, jest prototypem transporterów ABC, a także najszerzej zbadanym genem. Wiadomo, że Pgp transportuje organiczne związki kationowe lub obojętne. Wykazano również, że kilku członków rodziny ABCC, znanych również jako MRP, nadaje MDR organicznym związkom anionowym. Najczęściej badanym członkiem rodziny ABCG jest ABCG2, znany również jako BCRP (białko oporności raka piersi), nadające oporność na większość inhibitorów topoizomerazy I lub II, takich jak topotekan, irynotekan i doksorubicyna.

Nie jest jasne, w jaki dokładnie sposób te białka mogą przemieszczać tak szeroką gamę leków, jednak jeden model (model hydrofobowego odkurzacza) stwierdza, że ​​​​w glikoproteinie P leki są wiązane bez rozróżnienia z fazy lipidowej na podstawie ich hydrofobowości.

Odkrycie pierwszego eukariotycznego białka transportera ABC nastąpiło w wyniku badań nad komórkami nowotworowymi i hodowanymi komórkami, które wykazywały oporność na kilka leków o niepowiązanych strukturach chemicznych. Wykazano, że komórki te wykazują zwiększoną ekspresję oporności wielolekowej (MDR), które pierwotnie nosiło nazwę P-glikoproteina (P-gp), ale jest również określane jako białko oporności wielolekowej 1 (MDR1) lub ABCB1. Białko to wykorzystuje hydrolizę ATP , podobnie jak inne transportery ABC, do eksportu wielu różnych leków z cytozolu do środowiska zewnątrzkomórkowego. W komórkach wielolekoopornych gen MDR1 jest często amplifikowany. Powoduje to dużą nadprodukcję białka MDR1. Substraty ssaczego ABCB1 to przede wszystkim płaskie, rozpuszczalne w tłuszczach cząsteczki z jednym lub większą liczbą ładunków dodatnich. Wszystkie te substraty konkurują ze sobą o transport, co sugeruje, że wiążą się z tymi samymi lub nakładającymi się miejscami na białku. Wiele leków transportowanych przez ABCB1 to małe, niepolarne leki, które dyfundują przez ośrodek zewnątrzkomórkowy do cytozolu, gdzie blokują różne funkcje komórkowe. Leki takie jak kolchicyna i winblastyna , które blokują składanie mikrotubul, swobodnie przechodzą przez błonę do cytozolu, ale eksport tych leków przez ABCB1 zmniejsza ich stężenie w komórce. Dlatego do zabicia komórek, które wykazują ekspresję ABCB1, wymagane jest wyższe stężenie leków niż te, które nie wykazują ekspresji genu.

Inne transportery ABC, które przyczyniają się do oporności wielolekowej, to ABCC1 (MRP1) i ABCG2 (białko oporności raka piersi).

Aby rozwiązać problemy związane z opornością wielolekową przez MDR1, można stosować różne rodzaje leków lub należy hamować same transportery ABC. Aby inne rodzaje leków zadziałały, muszą ominąć mechanizm oporności, jakim jest transporter ABC . W tym celu można wykorzystać inne leki przeciwnowotworowe, takie jak leki alkilujące ( cyklofosfamid ), antymetabolity ( 5-fluorouracyl ) i leki modyfikowane antracyklinami ( anamycyna i peptyd doksorubicyny ). Leki te nie funkcjonowałyby jako substraty transporterów ABC, a zatem nie byłyby transportowane. Inną opcją jest jednoczesne stosowanie kombinacji leków hamujących ABC i leków przeciwnowotworowych. To odwróciłoby oporność na leki przeciwnowotworowe, aby mogły działać zgodnie z przeznaczeniem. Substraty, które odwracają oporność na leki przeciwnowotworowe, nazywane są chemosensybilizatorami.

Odwrócenie oporności wielolekowej

Lekooporność jest częstym problemem klinicznym występującym u pacjentów z chorobami zakaźnymi oraz u pacjentów z chorobą nowotworową. Mikroorganizmy prokariotyczne i eukariotyczne oraz komórki nowotworowe często okazują się oporne na leki. MDR często wiąże się z nadekspresją transporterów ABC. Hamowanie transporterów ABC przez związki o niskiej masie cząsteczkowej było szeroko badane u pacjentów z rakiem; jednak wyniki kliniczne były rozczarowujące. Ostatnio zastosowano różne strategie RNAi do odwracania MDR w różnych modelach nowotworów, a technologia ta jest skuteczna w odwracaniu MDR, w której pośredniczy transporter ABC w komórkach nowotworowych, i dlatego jest obiecującą strategią przezwyciężania MDR przez zastosowania w terapii genowej . Technologię RNAi można również rozważyć w celu przezwyciężenia MDR w chorobach zakaźnych wywoływanych przez drobnoustroje chorobotwórcze.

Rola fizjologiczna

Oprócz nadawania MDR w komórkach nowotworowych, transportery ABC ulegają również ekspresji w błonach zdrowych komórek, gdzie ułatwiają transport różnych substancji endogennych, jak również substancji obcych dla organizmu. Na przykład transportery ABC, takie jak Pgp, MRP i BCRP, ograniczają wchłanianie wielu leków z jelita i pompują leki z komórek wątroby do żółci w celu usunięcia obcych substancji z organizmu. Duża liczba leków jest transportowana przez same transportery ABC lub wpływa na transport innych leków. Ten ostatni scenariusz może prowadzić do interakcji lek-lek , czasami skutkując zmienionymi efektami leków.

Metody charakteryzowania oddziaływań transporterów ABC

Istnieje wiele rodzajów testów, które pozwalają wykryć interakcje transportera ABC ze związkami endogennymi i ksenobiotycznymi. Złożoność testu waha się od stosunkowo prostych testów membranowych. jak test transportu pęcherzykowego, test ATPazy do bardziej złożonych testów opartych na komórkach, aż do skomplikowanych testów in vivo    Jeffrey P, Summerfield SG (2007). „Wyzwania dla badań przesiewowych bariery krew-mózg (BBB)” . Ksenobiotyk . 37 (10–11): 1135–51. doi : 10.1080/00498250701570285 . PMID 17968740 . S2CID 25944548 . metody wykrywania.

Testy membranowe

Test transportu pęcherzykowego wykrywa translokację cząsteczek przez transportery ABC. Błony przygotowane w odpowiednich warunkach zawierają pęcherzyki zorientowane na lewą stronę na zewnątrz, z miejscem wiązania ATP i miejscem wiązania substratu transportera zwrócone ku buforowi na zewnątrz. Substraty transportera są pobierane do pęcherzyków w sposób zależny od ATP. Do oddzielenia pęcherzyków od roztworu do inkubacji stosuje się szybką filtrację z użyciem filtrów z włókna szklanego lub membran nitrocelulozowych, a badany związek uwięziony wewnątrz pęcherzyków zatrzymuje się na filtrze. Ilość transportowanych nieznakowanych cząsteczek określa się metodą HPLC, LC/MS, LC/MS/MS. Alternatywnie, związki są znakowane radioaktywnie, fluorescencyjne lub posiadają znacznik fluorescencyjny, dzięki czemu można określić ilościowo radioaktywność lub fluorescencję zatrzymaną na filtrze.

W badaniach transportu pęcherzykowego wykorzystuje się różnego rodzaju błony pochodzące z różnych źródeł (np. komórki owadzie, transfekowane lub wyselekcjonowane linie komórkowe ssaków). Błony są dostępne w handlu lub można je wytworzyć z różnych komórek lub nawet tkanek, np. błon kanalików wątroby. Ten rodzaj testu ma tę zaletę, że mierzy rzeczywiste rozmieszczenie substratu w poprzek błony komórkowej. Jego wadą jest to, że związki o średniej do wysokiej przepuszczalności biernej nie są zatrzymywane wewnątrz pęcherzyków, co utrudnia bezpośrednie pomiary transportu z tą klasą związków.

Test transportu pęcherzykowego można przeprowadzić w warunkach „pośrednich”, gdzie badane leki wchodzące w interakcje modulują szybkość transportu związku reporterowego. Ten typ testu jest szczególnie odpowiedni do wykrywania możliwych interakcji lek-lek i interakcji lek-endogenny substrat. Nie jest wrażliwy na bierną przepuszczalność związków i dlatego wykrywa wszystkie związki oddziałujące. Nie dostarcza jednak informacji, czy badany związek jest inhibitorem transportera, czy też substratem transportera hamującym jego funkcję w sposób konkurencyjny. Typowym przykładem testu pośredniego transportu pęcherzykowego jest wykrywanie hamowania transportu taurocholanu przez ABCB11 ( BSEP ).

Testy oparte na całych komórkach

Komórki z ekspresją transportera wypływowego aktywnie wypompowują substraty z komórki, co skutkuje mniejszą szybkością akumulacji substratu, niższym stężeniem wewnątrzkomórkowym w stanie ustalonym lub szybszym tempem eliminacji substratu z komórek obciążonych substratem. Transportowane substraty radioaktywne lub znakowane barwniki fluorescencyjne można mierzyć bezpośrednio lub w układzie pośrednim modulację akumulacji substratu sondy (np. barwników fluorescencyjnych, takich jak rodamina 123 lub kalceina) można określić w obecności badanego leku.

Calcein-AM, wysoce przepuszczalna pochodna kalceiny , łatwo przenika do nienaruszonych komórek, gdzie endogenne esterazy szybko hydrolizują ją do fluorescencyjnej kalceiny. W przeciwieństwie do kalceiny-AM, kalceina ma niską przepuszczalność i dlatego zostaje uwięziona w komórce i gromadzi się. Ponieważ kalceina-AM jest doskonałym substratem transporterów wypływu MDR1 i MRP1, komórki wykazujące ekspresję transporterów MDR1 i/lub MRP1 pompują kalceinę-AM z komórki, zanim esterazy będą mogły ją zhydrolizować. Skutkuje to niższym tempem akumulacji kalceiny w komórkach. Im wyższa aktywność MDR w błonie komórkowej, tym mniej kalceiny gromadzi się w cytoplazmie. W komórkach wykazujących ekspresję MDR dodanie inhibitora MDR lub substratu MDR w nadmiarze dramatycznie zwiększa szybkość akumulacji kalceiny. Aktywność transportera wielolekowego odzwierciedla różnica między ilością barwnika zgromadzonego w obecności i nieobecności inhibitora. Za pomocą selektywnych inhibitorów można łatwo rozróżnić aktywność transportową MDR1 i MRP1. Test ten można stosować do badań przesiewowych leków pod kątem interakcji transporterów, a także do ilościowego określania aktywności komórek MDR. Test kalceiny jest zastrzeżonym testem firmy SOLVO Biotechnology.

podrodziny

Podrodziny ssaków

Istnieje 49 znanych transporterów ABC występujących u ludzi, które zostały podzielone na siedem rodzin przez Human Genome Organization.

Rodzina Członkowie Funkcjonować Przykłady
ABCA Ta rodzina zawiera jedne z największych transporterów (o długości ponad 2100 aminokwasów). Pięć z nich znajduje się w klastrze w chromosomie 17q24. Odpowiada między innymi za transport cholesterolu i lipidów. ABCA12 ABCA1
ABCB Składa się z 4 pełnych i 7 półtransporterów. Niektóre znajdują się w barierze krew-mózg, wątrobie, mitochondriach, transportują np. peptydy i żółć. ABCB5
ABC Składa się z 12 pełnych transporterów. Stosowany w transporcie jonów, receptorach na powierzchni komórki, wydzielaniu toksyn. Obejmuje białko CFTR, którego niedobór powoduje mukowiscydozę . ABCC6
ABCD Składa się z 4 półtransporterów Wszystkie są używane w peroksysomach . ABCD1
ABCE/ABCF Składa się z 1 białka ABCE i 3 białek ABCF. W rzeczywistości nie są to transportery, ale jedynie domeny wiążące ATP, które wywodzą się z rodziny ABC, ale bez domen transbłonowych. Białka te regulują głównie syntezę lub ekspresję białek. ABCE1 , ABCF1 , ABCF2
ABCG Składa się z 6 „odwrotnych” półtransporterów, z NBF na końcu NH 3 + i TM na końcu COO-. Transportuje lipidy, różne substraty leków, żółć, cholesterol i inne steroidy. ABCG2 ABCG1

Pełną listę ludzkich transporterów ABC można znaleźć na stronie .

ABCA

Podrodzina ABCA składa się z 12 pełnych transporterów podzielonych na dwie podgrupy. Pierwsza podgrupa składa się z siedmiu genów, które są mapowane na sześć różnych chromosomów . Są to ABCA1 , ABCA2 , ABCA3 i ABCA4 , ABCA7 , ABCA12 i ABCA13 . Druga podgrupa składa się z ABCA5 i ABCA6 oraz ABCA8 , ABCA9 i ABCA10 . A8-10. Cała podgrupa 2 jest zorganizowana w skupisko chromosomów od głowy do ogona na chromosomie 17q 24. Geny w tej drugiej podgrupie różnią się od genów podobnych do ABCA1 tym, że mają 37-38 egzonów w przeciwieństwie do 50 eksonów w ABCA1. Podgrupa ABCA1 bierze udział w rozwoju chorób genetycznych. W recesywnej chorobie Tangeru ABCA1 jest zmutowane. Ponadto ABCA4 odwzorowuje region chromosomu 1p21, który zawiera gen choroby Stargardta. Stwierdzono, że gen ten ulega silnej ekspresji w fotoreceptorach pręcików i jest zmutowany w chorobie Stargardta, recesywnym pigmentizmie siatkówki i większości recesywnej dystrofii stożkowo-pręcikowej.

ABCB

Podrodzina ABCB składa się z czterech pełnych transporterów i dwóch półtransporterów. Jest to jedyna podrodzina ludzka, która ma zarówno połówki, jak i pełne typy transporterów. ABCB1 odkryto jako białko nadeksprymowane w niektórych lekoopornych komórkach nowotworowych. Wyraża się głównie w barierze krew-mózg i wątrobie i uważa się, że bierze udział w ochronie komórek przed toksynami. Komórki z nadekspresją tego białka wykazują oporność wielolekową .

ABC

Podrodzina ABCC zawiera trzynastu członków, a dziewięć z tych transporterów określa się mianem białek oporności wielolekowej (MRP). Białka MRP występują w naturze i pośredniczą w wielu ważnych funkcjach. Wiadomo, że biorą udział w transporcie jonów, wydzielaniu toksyn i transdukcji sygnału. Spośród dziewięciu białek MRP, cztery z nich, MRP4, 5, 8, 9 (ABCC4, 5, 11 i 12), mają typową strukturę ABC z czterema domenami, obejmującymi dwie domeny rozciągające się przez błonę, z każdą domeną obejmującą domena wiążąca nukleotyd. Są one określane jako krótkie MRP. Pozostałe 5 MRP (MRP1, 2, 6, 7) (ABCC1, 2, 3, 6 i 10) są znane jako długie MRP i zawierają dodatkową piątą domenę na swoim N-końcu.

CFTR , transporter związany z mukowiscydozą , jest również uważany za część tej podrodziny. Mukowiscydoza występuje w wyniku mutacji i utraty funkcji CFTR.

Receptory sulfonylomocznika (SUR) , zaangażowane w wydzielanie insuliny, funkcje neuronów i funkcje mięśni, również należą do tej rodziny białek. Mutacje w białkach SUR są potencjalną przyczyną cukrzycy noworodków . SUR jest również miejscem wiązania leków, takich jak sulfonylomoczniki i aktywatory otwierające kanały potasowe, takie jak diazoksyd .

ABCD

Podrodzina ABCD składa się z czterech genów, które kodują półtransportery wyrażane wyłącznie w peroksysomach . ABCD1 odpowiada za sprzężoną z chromosomem X postać adrenoleukodystrofii (ALD), która jest chorobą charakteryzującą się neurodegeneracją i niedoborem nadnerczy, która zwykle rozpoczyna się w późnym dzieciństwie. Komórki pacjentów z ALD charakteryzują się akumulacją nierozgałęzionych nasyconych kwasów tłuszczowych, ale dokładna rola ABCD1 w tym procesie jest wciąż nieokreślona. Ponadto funkcja innych genów ABCD nie została jeszcze określona, ​​ale uważa się, że pełnią one powiązane funkcje w metabolizmie kwasów tłuszczowych .

ABCE i ABCF

Obie te podgrupy składają się z genów, które mają domeny wiążące ATP, które są blisko spokrewnione z innymi transporterami ABC, ale te geny nie kodują domen transbłonowych. ABCE składa się tylko z jednego elementu, OABP lub ABCE1 , o którym wiadomo, że rozpoznaje pewne oligodendrocyty wytwarzane w odpowiedzi na pewne infekcje wirusowe. Każdy członek podgrupy ABCF składa się z pary domen wiążących ATP.

ABCG

Sześć półtransporterów z miejscami wiązania ATP na N-końcu i domenami transbłonowymi na C-końcu tworzy podrodzinę ABCG. Ta orientacja jest przeciwna do wszystkich innych genów ABC. W ludzkim genomie jest tylko 5 genów ABCG, ale jest ich 15 w genomie Drosophila i 10 w drożdżach. Gen ABCG2 wykryto w liniach komórkowych wybranych ze względu na wysoki poziom oporności na mitoksantron i brak ekspresji ABCB1 lub ABCC1 . ABCG2 może eksportować antracyklinowe leki przeciwnowotworowe, a także topotekan , mitoksantron lub doksorubicynę jako substraty. Stwierdzono, że translokacje chromosomów powodują amplifikację lub rearanżację ABCG2 występującą w opornych liniach komórkowych.

Podrodziny międzygatunkowe

W TCDB skonstruowano następujący system klasyfikacji transbłonowych transporterów substancji rozpuszczonych.

Trzy rodziny eksporterów ABC są określone przez ich ewolucyjne pochodzenie. Eksporterzy ABC1 wyewoluowali przez wewnątrzgenowe potrojenie prekursora 2 TMS (TMS = segment transbłonowy. Białko „2 TMS” ma 2 segmenty transbłonowe), dając 6 białek TMS. Eksporterzy ABC2 ewoluowali przez wewnątrzgenową duplikację prekursora 3 TMS, a eksporterzy ABC3 ewoluowali z prekursora 4 TMS, który powielał się albo pozagenowo, dając dwa białka 4 TMS, oba wymagane do funkcji transportowej, albo wewnątrzgenowo, dając 8 lub 10 białek TMS. Wydaje się, że 10 białek TMS ma dwa dodatkowe TMS między dwoma 4 powtórzonymi jednostkami TMS. Większość układów wychwytujących (wszystkie z wyjątkiem 3.A.1.21) należy do typu ABC2, podzielonego na typ I i ​​typ II ze względu na sposób, w jaki radzą sobie z nukleotydami. Specjalna podrodzina importerów ABC2 zwana ECF używa oddzielnej podjednostki do rozpoznawania substratu.

ABC1 ( InterPro : IPR036640 ):

  • 3.A.1.106 Rodzina eksporterów lipidów (LipidE).
  • 3.A.1.108 Rodzina eksporterów β-glukanu (GlucanE).
  • 3.A.1.109 Rodzina eksporterów białka-1 (Prot1E).
  • 3.A.1.110 Rodzina eksporterów białka 2 (Prot2E).
  • 3.A.1.111 Rodzina eksporterów peptydu-1 (Pep1E).
  • 3.A.1.112 Rodzina eksporterów peptydu-2 (Pep2E).
  • 3.A.1.113 Rodzina eksporterów peptydu-3 (Pep3E).
  • 3.A.1.117 Rodzina eksporterów narkotyków-2 (DrugE2).
  • 3.A.1.118 Rodzina eksporterów Microcin J25 (McjD).
  • 3.A.1.119 Rodzina eksporterów leków / sideroforów-3 (DrugE3)
  • 3.A.1.123 Rodzina eksporterów peptydu-4 (Pep4E).
  • 3.A.1.127 Rodzina eksporterów peptydów AmfS (AmfS-E)
  • 3.A.1.129 Rodzina eksporterów cysteiny CydDC (CydDC-E)
  • 3.A.1.135 Rodzina eksporterów narkotyków-4 (DrugE4).
  • 3.A.1.139 Rodzina eksporterów UDP-glukozy (U-GlcE) (rodzina UPF0014)
  • 3.A.1.201 Rodzina eksporterów oporności wielolekowej (MDR) (ABCB)
  • 3.A.1.202 Rodzina eksporterów przewodnictwa przezbłonowego mukowiscydozy (CFTR) (ABCC)
  • 3.A.1.203 Rodzina transporterów peroksysomalnego acylo-CoA (P-FAT) (ABCD)
  • 3.A.1.206 Rodzina eksporterów feromonów płciowych czynnika a (STE) (ABCB)
  • 3.A.1.208 Rodzina transporterów koniugatów leków (DCT) (ABCC) (Dębska i in., 2011)
  • 3.A.1.209 Rodzina transporterów peptydów MHC (TAP) (ABCB)
  • 3.A.1.210 Rodzina transporterów metali ciężkich (HMT) (ABCB)
  • 3.A.1.212 Rodzina eksporterów peptydów mitochondrialnych (MPE) (ABCB)
  • wychwytu Siderophore-Fe3 + (SIUT)

ABC2 ( InterPro : IPR000412 [częściowo]):

  • 3.A.1.101 Rodzina eksporterów polisacharydów otoczkowych (CPSE).
  • 3.A.1.102 Rodzina eksporterów lipoligosacharydów (LOSE).
  • 3.A.1.103 Rodzina eksporterów lipopolisacharydów (LPSE).
  • 3.A.1.104 Rodzina eksporterów kwasu teichojowego (TAE).
  • 3.A.1.105 Rodzina eksporterów narkotyków-1 (DrugE1).
  • 3.A.1.107 Rodzina domniemanych eksporterów hemu (HemeE).
  • 3.A.1.115 Rodzina eksporterów Na + (NatE).
  • 3.A.1.116 Rodzina eksporterów Microcin B17 (McbE).
  • 3.A.1.124 Rodzina 3-składnikowych eksporterów peptydów-5 (Pep5E)
  • 3.A.1.126 Rodzina eksporterów β-egzotoksyny I (βETE).
  • 3.A.1.128 Rodzina eksporterów peptydów SkfA (SkfA-E)
  • 3.A.1.130 Rodzina eksporterów wielu leków / hemolizyny (MHE).
  • 3.A.1.131 Rodzina oporności na bacytracynę (Bcr).
  • 3.A.1.132 Rodzina szybowcowych transporterów ABC (Gld).
  • 3.A.1.133 Rodzina eksporterów peptydu-6 (Pep6E).
  • 3.A.1.138 Nieznana rodzina typu ABC-2 (ABC2-1).
  • 3.A.1.141 Rodzina Ethyl Viologen Exporter (EVE) (rodzina DUF990; InterPro : IPR010390 )
  • 3.A.1.142 Rodzina glikolipidów Flippazy (GLFlippazy)
  • 3.A.1.143 System wydzielania egzoprotein (EcsAB(C))
  • 3.A.1.144: Funkcjonalnie niescharakteryzowana rodzina ABC2-1 (ABC2-1)
  • 3.A.1.145: Funkcjonalnie niescharakteryzowana rodzina ABC2-2 (ABC2-2) z fuzją peptydazy
  • 3.A.1.146: Rodzina eksporterów aktynorodyny (ACT) i undecyloprodigiozyny (RED) (ARE)
  • 3.A.1.147: Funkcjonalnie niescharakteryzowana rodzina ABC2-2 (ABC2-2)
  • 3.A.1.148: Funkcjonalnie niescharakteryzowana rodzina ABC2-3 (ABC2-3)
  • 3.A.1.149: Funkcjonalnie niescharakteryzowana rodzina ABC2-4 (ABC2-4)
  • 3.A.1.150: Funkcjonalnie niescharakteryzowana rodzina ABC2-5 (ABC2-5)
  • 3.A.1.151: Funkcjonalnie niescharakteryzowana rodzina ABC2-6 (ABC2-6)
  • 3.A.1.152: Rodzina eksportu lipopolisacharydów (LptBFG) ( InterPro : IPR005495 )
  • 3.A.1.204 Rodzina transporterów prekursorów pigmentu do oczu (EPP) (ABCG)
  • 3.A.1.205 Rodzina plejotropowej oporności na leki (PDR) (ABCG)
  • 3.A.1.211 Rodzina flippasów cholesterolu / fosfolipidów / siatkówki (CPR) (ABCA)
  • 9.B.74 Rodzina białek infekcyjnych faga (PIP).
  • wszystkie systemy pobierania (3.A.1.1 - 3.A.1.34 z wyjątkiem 3.A.1.21)
    • 3.A.1.1 Transporter wychwytu węglowodanów-1 (CUT1)
    • 3.A.1.2 Transporter wychwytu węglowodanów-2 (CUT2)
    • 3.A.1.3 Polarny transporter wychwytu aminokwasów (PAAT)
    • 3.A.1.4 Hydrofobowy transporter wychwytu aminokwasów (HAAT)
    • 3.A.1.5 Transporter wychwytu peptydu/opiny/niklu (PepT)
    • 3.A.1.6 Transporter wychwytu siarczanów/wolframianów (SulT)
    • 3.A.1.7 Transporter wychwytu fosforanów (PhoT)
    • 3.A.1.8 Transporter wychwytu molibdenianu (MolT)
    • 3.A.1.9 Transporter wychwytu fosforanów (PhnT)
    • 3.A.1.10 Transporter pobierania żelaza (FeT)
    • 3.A.1.11 Transporter wychwytu poliaminy/opiny/fosforanu (POPT)
    • 3.A.1.12 Transporter wychwytu amin czwartorzędowych (QAT)
    • 3.A.1.13 Transporter wychwytu witaminy B12 ( B12T)
    • 3.A.1.14 Transporter wychwytu chelatu żelaza (FeCT)
    • 3.A.1.15 Transporter wychwytu chelatu manganu/cynku/żelaza (MZT)
    • 3.A.1.16 Transporter wychwytu azotanów/azotynów/cyjanianów (NitT)
    • 3.A.1.17 Transporter wychwytu tauryny (TauT)
    • 3.A.1.19 Transporter wychwytu tiaminy (ThiT)
    • 3.A.1.20 Transporter żelaza Brachyspira (BIT)
    • 3.A.1.21 Transporter wychwytu sideroforu-Fe3+ (SIUT)
    • 3.A.1.24 Rodzina transporterów wychwytu metioniny (MUT) (podobne do 3.A.1.3 i 3.A.1.12)
    • 3.A.1.27 Rodzina γ-heksachlorocykloheksanu (HCH) (podobna do 3.A.1.24 i 3.A.1.12)
    • 3.A.1.34 Rodzina tryptofanu (TrpXYZ).
    • Systemy pobierania ECF
      • 3.A.1.18 Rodzina transporterów wychwytu kobaltu (CoT).
      • 3.A.1.22 Rodzina transporterów wychwytu niklu (NiT).
      • 3.A.1.23 Rodzina transporterów wychwytu niklu / kobaltu (NiCoT).
      • 3.A.1.25 Rodzina transporterów wychwytu biotyny (BioMNY).
      • 3.A.1.26 Domniemana rodzina transporterów wychwytu tiaminy (ThiW).
      • 3.A.1.28 Rodzina Queuosine (Queuosine).
      • 3.A.1.29 Rodzina prekursorów metioniny (Met-P).
      • 3.A.1.30 Rodzina prekursorów tiaminy (Thi-P).
      • 3.A.1.31 Nieznana rodzina ABC1 (U-ABC1).
      • 3.A.1.32 Rodzina prekursorów kobalaminy (B12-P).
      • 3.A.1.33 Rodzina metylotioadenozyny (MTA).

ABC3 ( InterPro : IPR003838 ):

  • 3.A.1.114 Rodzina prawdopodobnych eksporterów glikolipidów (DevE).
  • 3.A.1.122 Rodzina eksporterów makrolidów (MacB).
  • 3.A.1.125 Rodzina translokazy lipoproteinowej (LPT).
  • 3.A.1.134 Rodzina eksporterów peptydu-7 (Pep7E).
  • 3.A.1.136 Niescharakteryzowana rodzina typu ABC-3 (U-ABC3-1)
  • 3.A.1.137 Niescharakteryzowana rodzina typu ABC-3 (U-ABC3-2)
  • 3.A.1.140 Rodzina przegród FtsX/FtsE (FtsX/FtsE)
  • 3.A.1.207 Rodzina eukariotycznych ABC3 (E-ABC3).

Zobacz białka należące do superrodziny ABC: tutaj

Obrazy

W ostatnich latach powstało wiele struktur rozpuszczalnych w wodzie domen białek ABC.

Zobacz też

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=ATP-binding_cassette_transporter&oldid=1129685893 ”