Белки бетаин / карнитин / Холин Transporter ( BCCT ) семейства встречаются в грамотрицательных и грамположительных бактерий и архей . Семейство BCCT является членом большой группы вторичных транспортеров, суперсемейства APC . Их общая функциональная особенность заключается в том, что все они транспортируют молекулы с четвертичной аммониевой группой [RN (CH 3 ) 3 ]. Белки семейства BCCT различаются по длине от 481 до 706 аминоацильных остатков и имеют 12 предполагаемых трансмембранных α-спиральных гаечных ключей.(ТМС). Рентгеновские структуры выявляют два повтора 5 TMS с общим числом TMS, равным 10. Эти переносчики катализируют двунаправленный унипорт или активируются PMF-управляемым или SMF-управляемым протонным или ионным симпортом , соответственно, или же субстратом: антипортом субстрата. . Некоторые из этих пермеаз проявляют осмосенсорные и осморегуляторные свойства, присущие их полипептидным цепям. [1]
Семейный транспортер BCCT | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||||
Символ | BCCT | |||||||
Pfam | PF02028 | |||||||
ИнтерПро | IPR000060 | |||||||
TCDB | 2.A.15 | |||||||
OPM суперсемейство | 64 | |||||||
Белок OPM | 4ain | |||||||
|
Состав
Были определены структуры натрий-независимого антипортера карнитина / бутиробетаина CaiT из Proteus mirabilis (PmCaiT) ( 4M8J ) и из E. coli (EcCaiT) ( 3HFX ). [2]
Большинство членов семейства BCCT являются Na + - или H + -зависимыми, тогда как EcCaiT является Na + - и H + -независимым субстратом: антипортером продукта. Трехмерная архитектура CaiT напоминает архитектуру Na + -зависимых транспортеров LeuT и BetP , но в CaiT метиониновая сера занимает место Na + для координации субстрата в центральном транспортном узле, что обеспечивает независимость от Na + . Обе структуры CaiT ( SWSW , 4M8J ) демонстрируют полностью открытую, обращенную внутрь конформацию и, таким образом, завершают набор функциональных состояний, которые описывают механизм чередующегося доступа. EcCaiT ( SWSX , 3HFX ) содержит две связанные молекулы бутиробетаинового субстрата, одну в центральном транспортном сайте, а другую во внеклеточном связывающем кармане. В структуре PmCaiT боковая цепь триптофана занимает транспортный сайт, и доступ к внеклеточному сайту блокируется. Связывание обоих субстратов с CaiT, восстановленным в протеолипосомы, является кооперативным, с коэффициентом Хилла до 1,7, что указывает на то, что внеклеточный сайт является регуляторным. Schulze et al. (2010) предложили механизм, посредством которого занятый регуляторный сайт увеличивает сродство связывания транспортного сайта и инициирует транслокацию субстрата. [2] Было обнаружено, что переносчики глицин-бетаина содержат консервативную область с четырьмя триптофанами в центральной области. [3]
Функция
Большинство вторично-активных переносчиков переносят свои субстраты с помощью электрохимического ионного градиента , но переносчик карнитина (CaiT) является ион-независимым антипортером L-карнитина / гамма-бутиробетаина. Кристаллические структуры CaiT из E. coli и Proteus mirabilis выявили перевернутый повтор из пяти трансмембранных спиралей, аналогичный таковому в симпортере аминокислота / Na + , LeuT. Kalayil et al. (2013) показали, что мутации аргинина 262 (R262) сделали CaiT Na + -зависимым с повышенной транспортной активностью в присутствии мембранного потенциала, что согласуется с котранспортом субстрат / Na + . R262 также играет роль в связывании субстрата, стабилизируя частично развернутую спираль TM1 '. [4]
Моделирование CaiT из P. mirabilis в открытом и закрытом состояниях на соответствующих структурах родственного симпортера BetP выявило чередующиеся ориентации скрытой боковой цепи R262, которые имитируют связывание и разобщение натрия в симпортерах, связанных с Na + -субстратом. Аналогичный механизм может действовать в других Na + / H + -независимых переносчиках, в которых положительно заряженная аминокислота заменяет котранспортированный катион. Колебание боковой цепи R262 в CaiT указывает на то, как положительный заряд запускает изменение между конформациями, открытыми наружу и открытыми внутрь. [4]
Транспортные реакции
Обобщенные транспортные реакции, катализируемые членами семейства BCCT, следующие: [1]
- Субстрат (на выходе) + nH + (на выходе) → Субстрат (на входе) + nH + (на входе )
- Субстрат (на выходе) + Na + (на выходе) → Субстрат (на входе) + Na + (на входе )
- Субстрат-1 (на выходе) + Субстрат-2 (на входе) → Субстрат-1 (на входе) + Субстрат-2 (на выходе)
- Подложка (снаружи) ⇌ Подложка (внутри)
- Субстрат = четвертичный амин
Другие переносчики бетаина
- Транспортер бетаина у млекопитающих: натрий- и хлорид-зависимый транспортер бетаина
Смотрите также
Рекомендации
- ^ a b Saier, MH Jr. "2.A.15 Семья переносчиков бетаина / карнитина / холина (BCCT)" . База данных классификации транспортеров . Группа компаний Saier Lab Bioinformatics.
- ^ а б Шульце, S; Köster, S; Geldmacher, U; Terwisscha van Scheltinga, AC; Кюльбрандт, Вт (9 сентября 2010 г.). «Структурная основа Na (+) - независимого и кооперативного антипорта субстрата / продукта в CaiT» (PDF) . Природа . 467 (7312): 233–6. Bibcode : 2010Natur.467..233S . DOI : 10,1038 / природа09310 . PMID 20829798 . S2CID 4341977 .
- ^ Кемпф Б., Бремер Е., Каппес Р.М. (1996). «Три транспортные системы для осмопротектора глицин бетаина действуют в Bacillus subtilis: характеристика OpuD» . J. Bacteriol . 178 (17): 5071–5079. DOI : 10.1128 / jb.178.17.5071-5079.1996 . PMC 178300 . PMID 8752321 .
- ^ а б Kalayil, S; Шульце, S; Кюльбрандт, Вт (22 октября 2013 г.). «Колебания аргинина объясняют независимость от Na + в антипортере субстрата / продукта CaiT» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 110 (43): 17296–301. Bibcode : 2013PNAS..11017296K . DOI : 10.1073 / pnas.1309071110 . PMC 3808595 . PMID 24101465 .