Аминокислота-полиамин-organocation ( APC ) надсемейства является вторым по величине надсемейства из вторичных белков - носителей , известных в настоящее время, [1] , и он содержит несколько носителей растворенного вещества . [2] [3] Первоначально суперсемейство APC состояло из подсемейств под классификационным номером транспортера (TC # 2.A.3 ). С тех пор это суперсемейство было расширено и теперь включает восемнадцать различных семейств.
Идентификаторы | |
---|---|
Символ | БТР |
TCDB | 2.A.3 |
OPM суперсемейство | 64 |
Самые последние добавленные семейства включают PAAP (Предполагаемая аминокислотная пермеаза), LIVCS (аминокислота с разветвленной цепью: катионный симпортер), NRAMP (белок макрофагов, связанный с естественной резистентностью), CstA (белок углеродного голодания A), KUP ( пермеаза поглощения K + ), BenE (бензоат: H + Virginia Symporter) и AE (анионообменник). Биоинформатический и филогенетический анализ используется для постоянного расширения существующих в настоящее время семейств и суперсемейств.
Другими составляющими суперсемейства APC являются семейство AAAP ( TC № 2.A.18 ), семейство HAAAP ( TC № 2.A.42 ) и семейство LCT ( TC № 2.A.43 ). Некоторые из этих белков содержат 11 ТМС. Эукариотические члены этого суперсемейства были рассмотрены Wipf et al. (2002) [4] и Fischer et al. (1998). [5] [6]
Семьи
В настоящее время признанные семейства в пределах суперсемейства APC (с номерами TC, выделенными синим цветом) включают: [6]
- 2.A.3 - Семейство аминокислот, полиаминов и органических соединений (APC)
- 2.A.15 - Семейство переносчиков бетаина / карнитина / холина (BCCT)
- 2.A.18 - Семейство аминокислот / ауксинпермеаз (AAAP)
- 2.A.21 - Растворенное вещество : семейство натриевых симпортеров (SSS)
- 2.A.22 - Нейротрансмиттер: семейство натриевых симпортеров (NSS)
- 2.A.25 - Семейство аланин или глицин: симпортер катионов (AGCS)
- 2.A.26 - Семейство аминокислот с разветвленной цепью: симпортер катионов (LIVCS)
- 2.A.30 - Семейство котранспортеров катионов и хлоридов (CCC)
- 2.A.31 - Семейство анионообменников (AE)
- 2.A.39 - Семейство нуклеооснований: катионный симпортер-1 (NCS1)
- 2.A.40 - Семейство нуклеооснований / транспортеров аскорбатов (NAT) или нуклеооснований: катионный симпортер-2 (NCS2)
- 2.A.42 - Семейство гидрокси / ароматических аминокислотных пермеаз (HAAAP)
- 2.A.46 - Семья бензоата: H + Symporter (BenE)
- 2.A.53 - Семейство сульфатпермеаз (SulP)
- 2.A.55 - Семейство переносчиков ионов металлов (Mn 2+ -железо) (Nramp)
- 2.A.72 - Семейство пермеазы поглощения K + (KUP)
- 2.A.114 - Предполагаемое семейство пептидных переносчиков углеродного голодания CstA (CstA)
- 2.A.120 - Семейство предполагаемых аминокислотных пермеаз (PAAP)
Белки APC у человека
Есть несколько белков APC, экспрессируемых у человека, и они являются белками SLC . [3] [7] [2] Есть 11 семей , включая SLC APC белков: SLC4, 5, 6, 7, 11, 12, 23, 26, 32, 36 и 38. [3] атипичная SLC TMEM104 также объединились в клан APC. [3]
Структура и функции
Топология хорошо охарактеризованного человеческого анионообменника 1 (AE1) соответствует UraA-подобной топологии 14 TMS (12 α-спиральных TMS и 2 смешанных спиральных / спиральных TMS). Все функционально охарактеризованные члены суперсемейства APC используют симпорт катионов для накопления субстрата, за исключением некоторых членов семейства AE, которые часто используют анион: анионный обмен. Все новые записи содержат две 5 или 7 повторяющихся единиц TMS, характерных для суперсемейства APC, иногда с дополнительными TMS на концах, вероятно, результатом добавления до дублирования. Семейство CstA содержит наибольшее разнообразие TMS. Новые функционально охарактеризованные члены переносят аминокислоты, пептиды и неорганические анионы или катионы. За исключением анионов, это типичные субстраты для устоявшихся членов суперсемейства APC. ТМС активного сайта богаты остатками глицила в вариабельном, но консервативном расположении.
В CadB E. coli ( 2.A.3.2.2 ) аминокислотные остатки, участвующие как в захвате , так и в экскреции или исключительно в экскреции, расположены в цитоплазматических петлях и цитоплазматической стороне трансмембранных сегментов, тогда как остатки, участвующие в захвате, являются расположены в периплазматических петлях и трансмембранных сегментах. [8] Предполагается, что гидрофильная полость образована трансмембранными сегментами II, III, IV, VI, VII, X, XI и XII. [8] Основываясь на трехмерных структурах членов суперсемейства APC, Rudnick (2011) предложил путь для транспорта и предложил механизм « качающегося пучка» . [6] [9] [10]
Структура и функция кадаверин-лизинового антипортера CadB ( 2.A.3.2.2 ) и путресцин-орнитинового антипортера PotE ( 2.A.3.2.1 ) в E. coli были оценены с использованием модельных структур. основан на кристаллической структуре AdiC ( 2.A.3.2.5 ), агматин-аргининового антипортера ( PDB : 3L1L ). Центральная полость CadB, содержащая сайт связывания субстрата, шире, чем у PotE, что отражает различные размеры кадаверина и путресцина. Размер центральной полости CadB и PotE зависит от угла трансмембранной спирали 6 (TM6) относительно периплазмы. Tyr (73), Tyr (89), Tyr (90), Glu (204), Tyr (235), Asp (303) и Tyr (423) из CadB, а также Cys (62), Trp (201), Glu (207), Trp (292) и Tyr (425) PotE сильно участвуют в антипортовой активности. Кроме того, Trp (43), Tyr (57), Tyr (107), Tyr (366) и Tyr (368) из CadB предпочтительно участвуют в поглощении кадаверина при нейтральном pH, в то время как только Tyr (90) из PotE участвует. преимущественно в поглощении путресцина. Результаты показали, что центральная полость CadB состоит из TM 2, 3, 6, 7, 8 и 10, а PotE состоит из TM 2, 3, 6 и 8. Несколько остатков необходимы для распознавания кадаверина в периплазма, потому что уровень кадаверина намного ниже, чем уровень путресцина при нейтральном pH. [6]
Примерно бочкообразная субъединица AdiC размером прибл. Диаметр 45 Å состоит из 12 трансмембранных спиралей, TMS1 и TMS6 прерываются короткими неспиральными участками в середине их трансмембранных промежутков. [11] Биохимический анализ гомологов определяет амино- и карбоксиконцы на внутриклеточной стороне мембраны. TM1 – TM10 окружают большую полость, открытую для внеклеточного раствора. Эти десять спиралей содержат два перевернутых структурных повтора. TM1-TM5 AdiC хорошо выравниваются с TM6-TM10, повернутым «вверх ногами» вокруг псевдодвухкратной оси, почти параллельной плоскости мембраны. Таким образом, TMS1 соединяется с TMS6, TMS2 с TMS7 и т. Д. Спирали TMS11 и TMS12, не участвующие в этом повторе, обеспечивают большую часть гомодимерного интерфейса 2500 Å 2. AdiC отражает общую складку, неожиданно наблюдаемую в четырех филогенетически неродственных семействах Na + -связанных переносчиков растворенных веществ: BCCT ( 2.A.15 ), NCS1 ( 2.A.39 ), SSS ( 2.A.21 ) и NSS ( 2 .A.22 ). [6] [11]
Транспортные реакции
Транспортные реакции, обычно катализируемые членами суперсемейства APC, включают: [6]
Растворенное вещество: протонный симпорт
Раствор (выход) + nH + (выход) → Раствор (вход) + nH + ( вход ).
Растворенное вещество: растворенный антипорт
Растворитель-1 (на выходе) + Раствор-2 (на входе) Раствор-1 (на входе) + Раствор-2 (на выходе).
Эти реакции могут отличаться у некоторых членов семьи.
Рекомендации
- ^ Vastermark A, S Wollwage, Хаул ME, Рио - R, Saier MH (октябрь 2014). «Расширение суперсемейства вторичных носителей APC» . Белки . 82 (10): 2797–811. DOI : 10.1002 / prot.24643 . PMC 4177346 . PMID 25043943 .
- ^ а б Höglund, Pär J .; Нордстрём, Карл СП; Schiöth, Helgi B .; Фредрикссон, Роберт (апрель 2011 г.). «Семейства носителей растворенных веществ имеют удивительно долгую историю эволюции, при этом большинство человеческих семейств присутствовало до расхождения видов Bilaterian» . Молекулярная биология и эволюция . 28 (4): 1531–1541. DOI : 10.1093 / molbev / msq350 . ISSN 1537-1719 . PMC 3058773 . PMID 21186191 .
- ^ а б в г Перланд, Эмели; Фредрикссон, Роберт (март 2017 г.). «Системы классификации вторичных активных транспортеров». Направления фармакологических наук . 38 (3): 305–315. DOI : 10.1016 / j.tips.2016.11.008 . ISSN 1873-3735 . PMID 27939446 .
- ^ Випф Д., Людвиг Ю., Тегедер М., Рентч Д., Кох В., Фроммер В. Б. (март 2002 г.). «Сохранение переносчиков аминокислот в грибах, растениях и животных». Направления биохимических наук . 27 (3): 139–47. DOI : 10.1016 / s0968-0004 (01) 02054-0 . PMID 11893511 .
- ^ Фишер, Вашингтон; Андре, B; Рентч, Д; Krolkiewics, S; Тегедер, М; Breitkreuz, K; Фроммер, ВБ (1998). «Транспорт аминокислот в растениях». Trends Plant Sci . 3 (188–195).
- ^ а б в г д е Saier, MH Jr. "2.A.3 Суперсемейство аминокислот, полиаминов и органических соединений (APC)" . База данных классификации транспортеров . Группа компаний Saier Lab Bioinformatics.
- ^ Hediger, Matthias A .; Ромеро, Майкл Ф .; Пэн, Цзи-Бин; Рольфс, Андреас; Таканага, Хитоми; Бруфорд, Элспет А. (февраль 2004 г.). «Азбука переносчиков растворенных веществ: физиологические, патологические и терапевтические последствия введения белков мембранного транспорта человека». Pflügers Archiv: Европейский журнал физиологии . 447 (5): 465–468. DOI : 10.1007 / s00424-003-1192-у . ISSN 0031-6768 . PMID 14624363 .
- ^ а б Соксаватмаэхин В., Уэмура Т., Фукиваке Н., Кашиваги К., Игараси К. (сентябрь 2006 г.). «Идентификация сайта распознавания кадаверина на кадаверин-лизиновом антипортере CadB» . Журнал биологической химии . 281 (39): 29213–20. DOI : 10,1074 / jbc.m600754200 . PMID 16877381 .
- ^ Форрест Л.Р., Рудник Г. (декабрь 2009 г.). «Качающийся пучок: механизм для ионно-связанных потоков растворенных веществ с помощью симметричных транспортеров» . Физиология . 24 (6): 377–86. DOI : 10.1152 / physiol.00030.2009 . PMC 3012352 . PMID 19996368 .
- ^ Рудник Г. (сентябрь 2011 г.). «Путь проникновения в цитоплазму переносчиков нейромедиаторов» . Биохимия . 50 (35): 7462–75. DOI : 10.1021 / bi200926b . PMC 3164596 . PMID 21774491 .
- ^ а б Фанг Й., Джаярам Х., Шейн Т., Колмакова-Партенски Л., Ву Ф., Уильямс С., Сюн Й., Миллер С. (август 2009 г.). «Структура прокариотического виртуального протонного насоса при разрешении 3,2 А» . Природа . 460 (7258): 1040–3. DOI : 10,1038 / природа08201 . PMC 2745212 . PMID 19578361 .
дальнейшее чтение
- Чанг А.Б., Лин Р., Кейт Стадли В., Тран CV, Сайер М. Х. (май 2004 г.). «Филогения как руководство к структуре и функциям мембранных транспортных белков». Молекулярная мембранная биология . 21 (3): 171–81. DOI : 10.1080 / 09687680410001720830 . PMID 15204625 .
- Vastermark A, Wollwage S, Houle ME, Rio R, Saier MH (октябрь 2014 г.). «Расширение суперсемейства вторичных носителей APC» . Белки . 82 (10): 2797–811. DOI : 10.1002 / prot.24643 . PMC 4177346 . PMID 25043943 .
- Вонг Ф.Х., Чен Дж.С., Редди В., Дэй Д.Л., Шлыков М.А., Вакабаяши С.Т., Сайер М.Х. (2012). «Суперсемейство аминокислота-полиамин-органокатион» . Журнал молекулярной микробиологии и биотехнологии . 22 (2): 105–13. DOI : 10.1159 / 000338542 . PMID 22627175 .
- Джек DL, Paulsen IT, Saier MH (август 2000 г.). «Суперсемейство аминокислот / полиаминов / органических катионов (APC) транспортеров, специфичных для аминокислот, полиаминов и органических катионов» . Микробиология . 146 (8): 1797–814. DOI : 10.1099 / 00221287-146-8-1797 . PMID 10931886 .
- Каур Дж., Ольхова Э., Мальвия В.Н., Грелль Э., Мишель Х. (январь 2014 г.). «Переносчик L-лизина с высокой стереоселективностью суперсемейства аминокислота-полиамин-органокатион (APC): производство, функциональная характеристика и моделирование структуры» . Журнал биологической химии . 289 (3): 1377–87. DOI : 10.1074 / jbc.M113.510743 . PMC 3894322 . PMID 24257746 .
На момент редактирования в этой статье используется контент из «Суперсемейства аминокислот-полиаминов-органических соединений (APC)» , который лицензирован таким образом, чтобы разрешить повторное использование в соответствии с непортированной лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 , но не в рамках GFDL . Все соответствующие условия должны быть соблюдены.