Семейство Nucleobase: Cation Symporter-1 (NCS1) ( TC # 2.A.39 ) состоит из более чем 1000 секвенированных в настоящее время белков, полученных из грамотрицательных и грамположительных бактерий, архей , грибов и растений. Эти белки действуют как переносчики азотистых оснований, включая пурины и пиримидины . Члены этого семейства обладают двенадцатью трансмембранными α-спиральными гаечными ключами (TMS). По крайней мере, некоторые из них, как было показано, задействованы в механизме субстрата: H + симпорта.
Пермеаза для цитозина / пуринов, урацила, тиамина, аллантоина | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||||
Символ | Transp_cyt_pur | |||||||
Pfam | PF02133 | |||||||
ИнтерПро | IPR001248 | |||||||
TCDB | 2.A.39 | |||||||
OPM суперсемейство | 64 | |||||||
Белок OPM | 2x79 | |||||||
CDD | cd10323 | |||||||
|
Филогения
Бактериальные и дрожжевые белки широко расходятся и не группируются близко на филогенетическом дереве семейства NCS1. B. subtilis обладает двумя паралогами семейства NCS1, а S. cerevisiae - несколькими. Два дрожжевых белка (Dal4 ( TC # 2.A.39.3.1 ) и Fur4 ( TC # 2.A.39.3.2 )) плотно сгруппированы вместе. Три других белка S. cerevisiae , один из которых - тиаминпермеаза, Thi10 ( TC # 2.A.39.4.1 ), а другой - переносчик никотинамид-рибозида, Nrt1 ( TC # 2.A.39.4.2 ) , [1] также плотно сгруппированы. Последние три белка, вероятно, являются близкородственными изоформами тиаминпермеазы. Дрожжевые переносчики цитозина-пурина и витамина B6 слабо группируются вместе (идентичность 24%; e-50). [2] Бактериальные белки происходят от нескольких грамотрицательных и грамположительных видов. Эти белки демонстрируют ограниченное сходство последовательностей с ксантинпермеазой PbuX ( TC # 2.A.39.4.1 ) Bacillus subtilis, которая является членом семейства NCS2 . [3]
Структура и функции
Белки семейства NCS1 состоят из 419-635 аминоацильных остатков и имеют двенадцать предполагаемых трансмембранных α-спиральных гаечных ключей (TMS). По крайней мере, некоторые из них, как было показано, действуют при поглощении субстратом: H + symport. В этом отношении, а также в отношении специфичности к субстрату, эти белки напоминают симпортеры семейства NCS2 , что является дополнительным доказательством того, что два семейства представляют собой отдаленные составляющие одного суперсемейства, суперсемейства APC . Две семьи, вероятно, возникли в результате ранней дупликации генов, которая произошла задолго до расхождения трех основных царств жизни. Возможно, они являются удаленными составляющими MFS (2.A.1). [3]
Транспортеры нуклеиновых оснований-катионов-симпорт-1 (NCS1) являются важными компонентами путей спасения азотистых оснований и родственных метаболитов. Weyand et al. (2008) сообщили о структуре с разрешением 2,85 ангстрем транспортера бензилгидантоина NCS1, Mhp1 ( TC # 2.A.39.3.6 ), из Microbacterium liquefaciens . [4] Эта структура (и связанные с ней структуры) доступны через RCSB ( PDB : 2JLN , 2X79 , 4D1A , 4D1B , 4D1C , 4D1D ). Mhp1 содержит 12 трансмембранных спиралей, 10 из которых расположены в двух перевернутых повторах пяти спиралей. Структуры обращенных наружу открытых и связанных с субстратом окклюзионных конформаций были решены, показывая, как обращенная наружу полость закрывается при связывании субстрата. [5] Сравнение с переносчиком лейцина LeuT (Aa) и переносчиком галактозы vSGLT показывает, что направленные наружу и внутрь полости симметрично расположены на противоположных сторонах мембраны. Взаимное открытие и закрытие этих полостей синхронизируется перевернутыми повторяющимися спиралями 3 и 8, обеспечивая структурную основу модели переменного доступа для мембранного транспорта. [4]
Субстраты
Белки NCS1 являются H + / Na + -симпортерами, специфичными для поглощения пуринов, пиримидинов и родственных метаболитов. Krypotou et al. 2015 изучал происхождение, диверсификацию и специфичность субстрата грибковых переносчиков NCS1, предполагая, что два грибных подсемейства NCS1, Fur и Fcy, и растительные гомологи произошли в результате независимых горизонтальных переносов от прокариот. [6] Экспансия путем дупликации генов привела к функциональной диверсификации грибковых переносчиков NCS1. Они охарактеризовали все белки меха у Aspergillus nidulans. Гомологическое моделирование, стыковка субстрата, молекулярная динамика и систематический мутационный анализ в трех переносчиках Fur с различными специфичностями выявили критические для функции и специфичности остатки, расположенные внутри основного сайта связывания субстрата, в трансмембранных сегментах TMS1, TMS3, TMS6 и TMS8. Они предсказали и подтвердили, что остатки, определяющие субстратную специфичность, расположены не только в основном сайте связывания субстрата, но также и в предполагаемых направленных наружу воротах селективности. Их эволюционный и структурно-функциональный анализ привели к концепции, что селективные каналообразные ворота могут вносить вклад в специфичность субстрата. [6]
Транспортная реакция
Обобщенная транспортная реакция, катализируемая пермеазами семейства NCS1: [3]
- Nucleobase или Vitamin (out) + H + (out) → Nucleobase или Vitamin (in) + H + (in)
Смотрите также
- ИнтерПро : IPR012681
- ИнтерПро : IPR012732
- APC суперсемейство
- Симпортер катионов нуклеиновых оснований 2
Рекомендации
- ↑ Беленький П.А., Мога Т.Г., Бреннер С. (март 2008 г.). «Saccharomyces cerevisiae YOR071C кодирует высокоаффинный транспортер никотинамид-рибозида Nrt1» . Журнал биологической химии . 283 (13): 8075–9. DOI : 10.1074 / jbc.C800021200 . PMID 18258590 .
- ^ Штольц Дж, Вильрейхер М (май 2003 г.). «Tpn1p, переносчик витамина B6 плазматической мембраны Saccharomyces cerevisiae» . Журнал биологической химии . 278 (21): 18990–6. DOI : 10.1074 / jbc.M300949200 . PMID 12649274 .
- ^ а б в Saier, MH Jr. "2.A.39 Семейство нуклеооснований: катионный симпортер-1 (NCS1)" . База данных классификации транспортеров . Saier Lab Bioinformatics Group / SDSC.
- ^ а б Weyand S, Shimamura T, Yajima S, Suzuki S, Mirza O, Krusong K, Carpenter EP, Rutherford NG, Hadden JM, O'Reilly J, Ma P, Saidijam M, Patching SG, Hope RJ, Norbertczak HT, Roach PC, Ивата С., Хендерсон П.Дж., Камерон А.Д. (октябрь 2008 г.). «Структура и молекулярный механизм переносчика семейства азотистых оснований-катионов-симпорт-1» . Наука . 322 (5902): 709–13. Bibcode : 2008Sci ... 322..709W . DOI : 10.1126 / science.1164440 . PMC 2885439 . PMID 18927357 .
- ^ Казмиер К., Шарма С., Ислам С.М., Ру Б., Мчаураб Х.С. (октябрь 2014 г.). «Конформационный цикл и механизм ионной связи транспортера Na + / гидантоина Mhp1» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 111 (41): 14752–7. Bibcode : 2014PNAS..11114752K . DOI : 10.1073 / pnas.1410431111 . PMC 4205665 . PMID 25267652 .
- ^ а б Krypotou E, Evangelidis T, Bobonis J, Pittis AA, Gabaldón T, Scazzocchio C, Mikros E, Diallinas G (июнь 2015 г.). «Происхождение, разнообразие и специфичность субстрата в семействе транспортеров NCS1 / FUR». Молекулярная микробиология . 96 (5): 927–50. DOI : 10.1111 / mmi.12982 . PMID 25712422 . S2CID 23523861 .