Tredelad ATP-oberoende periplasmatisk transportör
| DctP-komponent av tredelade ATP-oberoende periplasmatiska | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| transportöridentifierare | |||||||||
| Symbol | DctP | ||||||||
| Pfam | PF03480 | ||||||||
| Pfam klan | CL0177 | ||||||||
| InterPro | IPR018389 | ||||||||
| TCDB | 2.A.56 | ||||||||
| |||||||||
| DctQ-komponent av tredelade ATP-oberoende periplasmatiska | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| transportöridentifierare | |||||||||
| Symbol | DctQ | ||||||||
| Pfam | PF04290 | ||||||||
| InterPro | IPR007387 | ||||||||
| TCDB | 2.A.56 | ||||||||
| |||||||||
| DctM-liknande transportörer | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifierare | |||||||||
| Symbol | DctM | ||||||||
| Pfam | PF06808 | ||||||||
| Pfam klan | CL0182 | ||||||||
| InterPro | IPR010656 | ||||||||
| TCDB | 2.A.56 | ||||||||
| |||||||||
Tredelade ATP-oberoende periplasmatiska transportörer (TRAP-transportörer) är en stor familj av lösta transportörer som finns i bakterier och arkéer , men inte i eukaryoter , som verkar vara specifika för upptaget av organiska syror eller relaterade molekyler som innehåller en karboxylat- eller sulfonatgrupp. De är unika genom att de använder ett substratbindande protein (SBP) i kombination med en sekundär transportör .
Historia
TRAP-transportörer upptäcktes i professor David J. Kellys laboratorium vid University of Sheffield, Storbritannien. Hans grupp arbetade på den mekanism som används av den fotosyntetiska bakterien Rhodobacter capsulatus för att ta upp vissa dikarboxylsyror . De karakteriserade en bindande proteinkomponent (DctP) av en transportör som kände igen dessa föreningar, som de antog skulle utgöra en del av en typisk ABC-transportör, men när de sekvenserade generna som omgav dctP hittade de två andra gener som kodade för integrala membranproteiner, dctQ och dctM , men inga gener som kodar för komponenter i en ABC-transportör. De visade vidare att upptaget av samma dikarboxylater var oberoende av ATP och att upptaget krävde en elektrokemisk jongradient, vilket gör detta till en unik bindande proteinberoende sekundär transportör.
Sedan dessa tidiga studier har det blivit tydligt att TRAP-transportörer finns i många bakterier och archaea , med många bakterier som har flera TRAP-transportörer, vissa har över 20 olika system.
Substrat
Hittills har de flesta substrat för TRAP-transportörer en gemensam egenskap som är att de är organiska syror. Detta inkluderar C4-dikarboxylater som succinat , malat och fumarat , ketosyror som pyruvat och alfa-ketobutyrat och sockersyran, N -acetylneuraminsyra (eller sialinsyra ). Andra substrat inkluderar det kompatibla lösta ämnet ektoin och hydroxiektoin och pyroglutamat .
Sammansättning
Alla kända TRAP-transportörer innehåller 3 proteindomäner. Dessa är det lösta bindande proteinet (SBP), den lilla membranproteindomänen och den stora membranproteindomänen. Efter nomenklaturen för den första karakteriserade TRAP-transportören, DctPQM, benämns dessa subenheter vanligtvis P, Q respektive M. Cirka 10 % av TRAP-transportörerna har naturliga genetiska fusioner mellan de två membranproteinkomponenterna, och i det ena välstuderade exemplet på detta i den sialinsyraspecifika TRAP-transportören från Haemophilus influenzae har den fusionerade genen fått namnet siaQM .
Mekanism
Genom att använda en SBP delar TRAP-transportörer viss likhet med ABC-transportörer genom att substratet för transportören initialt känns igen utanför det cytoplasmatiska membranet. I gramnegativa bakterier är SBP vanligtvis fritt i periplasman och uttrycks vid relativt höga nivåer jämfört med membrandomänerna. I grampositiva bakterier och archaea är SBP bunden till det cytoplasmatiska membranet. I båda typerna av system binder SBP till substrat, vanligtvis med låg mikromolär affinitet, vilket orsakar en betydande konformationsförändring i proteinet, liknande en Venusflugfälla som stängs. Det fångade substratet levereras sedan till transportörens membrandomäner, där den elektrokemiska jongradienten på något sätt utnyttjas för att öppna SBP, extrahera substratet och katalysera dess rörelse över membranet. För SiaPQM TRAP-transportören som har studerats i en fullständigt rekonstituerad in vitro- form, använder upptag en Na +
-gradient och inte protongradient för att driva upptaget. SiaPQM-systemen uppvisar också unika egenskaper för en sekundär transportör genom att den inte kan katalysera dubbelriktad transport eftersom SBP kräver att rörelsen endast sker i upptagningsriktningen in i cellen.
Strukturera
Substratbindande protein (SBP)
Efter den första strukturen för en TRAP SBP 2005, finns det nu över 10 olika strukturer tillgängliga. De har alla mycket liknande övergripande strukturer, med två klotformade domäner sammanlänkade med ett gångjärn. Substratbindningsstället bildas av båda domänerna som omsluter substratet. En mycket konserverad argininrest i TRAP SBPs bildar en saltbrygga med en karboxylatgrupp på substratet, vilket är viktigt för substratigenkänning.
Membransubenheter
Den första strukturen av membrandomänerna löstes för sialinsyratransportören från Haemophilus influenzae . Bekräftat av en annan TRAP-transportörstruktur avslöjar strukturerna en monomer hissliknande transportmekanism för TRAP-transportören. Medan den större M-subenheten bildar stator- och elevatordomänen, verkar Q-subenheten förstora och stabilisera statordomänen för den monomera transportören. Nuvarande modeller föreslår en bindning av SBP med både funktionella delar av transportören, stator- och hissdomänen, och visar en matchad konformationell koppling mellan det inåt-öppna och utåt-öppna tillståndet av membransubenheterna till det öppnade och stängda tillståndet av SBP.
externa länkar
- [1] Labbsidan för Prof. David Kelly, University of Sheffield, Storbritannien
- [2] Labbsidan för Dr. Gavin Thomas, University of York, Storbritannien.