Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Транспортер аммиака
Rhcg 3hd6.png
Гликопротеин C-резус человека. PDB 3hd6 [1]
Идентификаторы
СимволAmtB
PfamPF00909
ИнтерПроIPR001905
TCDB1.A.11
OPM суперсемейство13
Белок OPM2ns1
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumкраткое изложение структуры

Транспортеры аммиака ( TC # 1.A.11 ) - это структурно связанные мембранные транспортные белки, называемые белками Amt (переносчики аммиака) в бактериях и растениях , пермеазами метиламмония / аммония (MEP) в дрожжах или белками резуса (Rh) в хордовых . У человека белки RhAG , RhBG и RhCG Rhesus составляют семейство 42 переносчиков растворенных веществ [2], в то время как RhD и RhCE образуют систему групп крови Rh . Трехмерная структура белка транспорта аммиака AmtB изEscherichia coli была определена с помощью рентгеновской кристаллографии [3] [4], обнаружив гидрофобный аммиачный канал. [5] Переносчик аммиака RhCG человека имеет аналогичную структуру проводящих аммиак каналов. [1] Было высказано предположение [ необходима цитата ], чтокомплекс Rh эритроцитов является гетеротримером субъединиц RhAG, RhD и RhCE, в котором RhD и RhCE могут играть роль в прикреплении проводящей аммиак субъединицы RhAG к цитоскелету. Основываясь на экспериментах по восстановлению, очищенные субъединицы RhCG могут выполнять функцию транспорта аммиака. [6]RhCG необходим для нормальной кислоты экскреции с помощью мыши почки [7] и придатка . [8]

Структура [ править ]

Структура канала аммиака из кишечной палочки , [3] [4] был, в то время его публикации, самого высокого разрешения структуры любого интегрального мембранного белка. Он показывает тример субъединиц, каждая из которых состоит из 11 трансмембранных сегментов (TMS) и содержит псевдодвухстороннюю симметрию. [9] Каждый мономер содержит гидрофобный канал, проводящий аммиак.

В то время как белки прокариотических аммиачных каналов имеют N-концевую область, которая действует как сигнальная последовательность и расщепляется в зрелом белке [10], гликопротеины резуса сохраняют ее в виде 12-й трансмембранной спирали в зрелом белке. [1]

Специфичность субстрата [ править ]

Наиболее функционально охарактеризованные члены этого семейства являются переносчиками поглощения аммония. [11] Некоторые, но не другие белки Amt, также переносят метиламмоний. [12] [13] Подробный филогенетический анализ гомологов растений опубликован. [14] В кишечной палочки , NH 4 + , а не NH 3 , может быть субстратом AmtB, но до сих пор существует противоречие. [15] [16] [17] Если NH 4 + транспортируется, K +, возможно, служит противоионом в процессе антипорта с K +, и что один гистидин удаляет протон NH 4 + с образованием NH 3 . [15]

Транспортная реакция [ править ]

Предполагается, что обобщенная транспортная реакция, катализируемая членами семейства Amt, будет:

NH 4 + (на выходе) ⇌ NH 4 + (на входе )

Механизм [ править ]

Рентгеновские структуры показали, что пора белков Amt и Rh характеризуется гидрофобной частью длиной около 12 Å , в которой электронная плотность наблюдалась при кристаллографическом исследовании AmtB из Escherichia coli . Эта электронная плотность первоначально наблюдалась только при выращивании кристаллов в присутствии аммония и, таким образом, была связана с молекулами аммиака. Белковый механизм Amt / Rh может включать диффузию молекул NH 3 в один файл . Однако поры также могут быть заполнены молекулами воды. Возможное присутствие молекул воды в просвете поры требует переоценки представления о том, что белки Amt / Rh работают как простой NH 3.каналы. Действительно, функциональные эксперименты на растительных переносчиках аммония и Rh-белках предполагают множество механизмов проникновения, включая пассивную диффузию NH 3 , антипорт NH 4 + / H + , транспорт NH 4 + или котранспорт NH 3 / H. + . Lamoureux et al. обсудить эти механизмы в свете функциональных и имитационных исследований транспортера AmtB. [18]

Регламент [ править ]

В E. coli ген AmtB экспрессируется только при ограниченных уровнях азота, чтобы получить белок AmtB. Он коэкспрессируется с геном GlnK, который кодирует белок PII . Этот белок также является тримерным и остается в цитоплазме. [19] Он ковалентно модифицирован U / U деуридилилированной группой по Y51. Гидролизованный продукт, аденозин-5'-дифосфат, ориентирует поверхность GlnK для блокады AmtB. Когда уровень азота за пределами клетки повышается, канал аммиака должен быть деактивирован, чтобы предотвратить попадание чрезмерного количества аммиака в клетку (где аммиак будет объединен с глутаматом, чтобы произвести глутамин, используя АТФ.и тем самым истощая запасы АТФ в клетке). Эта дезактивация достигается за счет деуридилилирования белка GlnK, который затем связывается с цитоплазматической стороной AmtB и вставляет петлю в проводящую аммиак пору. На конце этой петли находится остаток аргинина, который стерически блокирует канал. [20]

Белки, связанные с переносчиком аммиака человека [ править ]

RHAG , RHBG , RHCE , RHCG RHD

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Gruswitz, F .; Chaudhary, S .; Хо, JD; Schlessinger, A .; Пезешки, Б .; Ho, C. -M .; Сали, А .; Вестхофф, CM; Страуд, РМ (2010). «Функция резус-фактора человека на основе структуры RhCG при 2,1 A» . Труды Национальной академии наук . 107 (21): 9638–9643. DOI : 10.1073 / pnas.1003587107 . PMC  2906887 . PMID  20457942 .
  2. ^ Nakhoul NL, Hamm LL (февраль 2004). «Неэритроидные гликопротеины Rh: предполагаемое новое семейство переносчиков аммония млекопитающих». Pflügers Archiv . 447 (5): 807–12. DOI : 10.1007 / s00424-003-1142-8 . PMID 12920597 . S2CID 24601165 .  
  3. ^ a b 1xqe ; Khademi S, O'Connell J, Remis J, Robles-Colmenares Y, Miercke LJ, Stroud RM (сентябрь 2004 г.). «Механизм транспорта аммиака Amt / MEP / Rh: структура AmtB при 1,35 А». Наука . 305 (5690): 1587–94. CiteSeerX 10.1.1.133.6480 . DOI : 10.1126 / science.1101952 . PMID 15361618 . S2CID 11436509 .   
  4. ^ a b 2u7c ; Zheng L, Kostrewa D, Bernèche S, Winkler FK, Li XD (декабрь 2004 г.). «Механизм транспорта аммиака на основе кристаллической структуры AmtB Escherichia coli» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (49): 17090–5. DOI : 10.1073 / pnas.0406475101 . PMC 535379 . PMID 15563598 .  
  5. ^ Khademi S, Страуд RM (декабрь 2006). «Семейство Amt / MEP / Rh: структура AmtB и механизм проводимости газообразного аммиака». Физиология . 21 (6): 419–29. DOI : 10.1152 / physiol.00051.2005 . PMID 17119155 . 
  6. ^ Мору-Chanteloup I, Коше S, Chami М, Genetet S, Зиди-Yahiaoui Н, Engel А, Колин Y, Бертрана О, Р Ripoche (2010). Fatouros D (ред.). «Функциональная реконструкция в липосомы очищенного аммиачного канала человека RhCG» . PLOS ONE . 5 (1): e8921. DOI : 10.1371 / journal.pone.0008921 . PMC 2812482 . PMID 20126667 .  
  7. ^ Wagner CA, Devuyst O, Бельж H, S Bourgeois, Houillier P (январь 2011). «Белок-резус RhCG: новая перспектива в транспорте аммония и дистальном подкислении мочи» (PDF) . Kidney International . 79 (2): 154–61. DOI : 10.1038 / ki.2010.386 . PMID 20927037 .  
  8. ^ Бивер S, Бельж Н, Буржуа S, Ван Vooren Р, Nowik М, Scohy S, Houillier Р, Szpirer Дж, Szpirer С, Вагнер СА, Devuyst О, Marini АМ (ноябрь 2008 г.). «Роль резус-фактора Rhcg в почечной экскреции аммония и мужской фертильности». Природа . 456 (7220): 339–43. DOI : 10,1038 / природа07518 . PMID 19020613 . S2CID 205215412 .  
  9. ^ Конрой МДж, Джеймисон SJ, Блэки D, Кауфман Т, Engel А, Фотиадис Д, Меррик М, Баллоу ПА (декабрь 2004). «Электронная и атомно-силовая микроскопия тримерного переносчика аммония AmtB» . EMBO Reports . 5 (12): 1153–8. DOI : 10.1038 / sj.embor.7400296 . PMC 1299191 . PMID 15568015 .  
  10. Перейти ↑ Thornton J, Blakey D, Scanlon E, Merrick M (май 2006 г.). «Белок аммиачного канала AmtB из Escherichia coli представляет собой политопный мембранный белок с расщепляемым сигнальным пептидом» . Письма о микробиологии FEMS . 258 (1): 114–20. DOI : 10.1111 / j.1574-6968.2006.00202.x . PMID 16630265 . 
  11. ^ Супен, Эрик; Король, Натали; Фейлд, Эйтне; Лю, Филипп; Нийоги, Кришна К .; Хуанг, Чэн-Хан; Кусту, Сидней (28 мая 2002 г.). «Экспрессия резуса в зеленой водоросли регулируется CO (2)» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (11): 7769–7773. DOI : 10.1073 / pnas.112225599 . ISSN 0027-8424 . PMC 124347 . PMID 12032358 .   
  12. ↑ Муса-Азиз, Раиф; Чен, Ли-Мин; Пеллетье, Марк Ф .; Борон, Уолтер Ф. (31 марта 2009 г.). «Относительная селективность CO2 / NH3 для AQP1, AQP4, AQP5, AmtB и RhAG» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (13): 5406–5411. DOI : 10.1073 / pnas.0813231106 . ISSN 1091-6490 . PMC 2664022 . PMID 19273840 .   
  13. ^ Андраде, Сусана Л.А.; Эйнсл, Оливер (01.12.2007). «Семейство Amt / Mep / Rh белков транспорта аммония». Молекулярная мембранная биология . 24 (5–6): 357–365. DOI : 10.1080 / 09687680701388423 . ISSN 0968-7688 . PMID 17710640 . S2CID 41937253 .   
  14. ^ фон Витгенштейн, Нил JJB; Le, Cuong H .; Хокинс, Барбара Дж .; Элтинг, Юрген (01.01.2014). «Эволюционная классификация переносчиков аммония, нитратов и пептидов в наземных растениях» . BMC Evolutionary Biology . 14 : 11. DOI : 10.1186 / 1471-2148-14-11 . ISSN 1471-2148 . PMC 3922906 . PMID 24438197 .   
  15. ^ a b Фонг, Ребекка Н .; Ким, Кван-Со; Йошихара, Коринн; Инвуд, Уильям Б.; Кусту, Сидней (20 ноября 2007 г.). «Замена W148L в аммониевом канале AmtB Escherichia coli увеличивает поток и указывает на то, что субстратом является ион» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (47): 18706–18711. DOI : 10.1073 / pnas.0709267104 . ISSN 1091-6490 . PMC 2141841 . PMID 17998534 .   
  16. ^ Исикита, Хироши; Кнапп, Эрнст-Вальтер (07.02.2007). «Состояния протонирования аммиака / аммония в гидрофобной поре белка-переносчика аммиака AmtB». Журнал Американского химического общества . 129 (5): 1210–1215. DOI : 10.1021 / ja066208n . ISSN 0002-7863 . PMID 17263403 .  
  17. ^ Жавель, Арно; Лупо, Доменико; Чжэн, Лэй; Ли, Сяо-Дань; Винклер, Фриц К .; Меррик, Майк (22 декабря 2006 г.). «Необычное двойное расположение в порах аммиачных каналов важно для проводимости подложки» . Журнал биологической химии . 281 (51): 39492–39498. DOI : 10.1074 / jbc.M608325200 . ISSN 0021-9258 . PMID 17040913 .  
  18. ^ Lamoureux, G .; Javelle, A .; Baday, S .; Wang, S .; Бернеш, С. (01.09.2010). «Транспортные механизмы в семействе транспортеров аммония». Transfusion Clinique et Biologique . 17 (3): 168–175. DOI : 10.1016 / j.tracli.2010.06.004 . ISSN 1953-8022 . PMID 20674437 .  
  19. ↑ Durand A, Merrick M (октябрь 2006 г.). «Анализ комплекса Escherichia coli AmtB-GlnK in vitro показывает стехиометрическое взаимодействие и чувствительность к АТФ и 2-оксоглутарату» . Журнал биологической химии . 281 (40): 29558–67. DOI : 10.1074 / jbc.M602477200 . PMID 16864585 . 
  20. ^ 2nuu ; Конрой MJ, Durand A, Lupo D, Li XD, Bullough PA, Winkler FK, Merrick M (январь 2007 г.). «Кристаллическая структура комплекса Escherichia coli AmtB-GlnK показывает, как GlnK регулирует аммиачный канал» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (4): 1213–8. DOI : 10.1073 / pnas.0610348104 . PMC 1783118 . PMID 17220269 .  

На момент редактирования в этой статье используется контент из семейства «1.A.11 The Ammonium Channel Transporter (Amt) Family» , который лицензирован таким образом, чтобы разрешить повторное использование в соответствии с непортированной лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 , но не в соответствии с GFDL . Все соответствующие условия должны быть соблюдены.