Суперсемейство APC
Идентификаторы
СимволБТР
Клан ПФАМCL0062
ЭКОД5051.1.1
TCDB2.А.3
суперсемейство OPM64

Суперсемейство аминокислот-полиаминов-органокатионов ( APC ) является вторым по величине суперсемейством вторичных переносчиков белков, известных в настоящее время, [1] и содержит несколько переносчиков растворенных веществ . [2] [3] Первоначально суперсемейство APC состояло из подсемейств под номером классификации транспортеров (TC # 2.A.3). С тех пор это суперсемейство было расширено и теперь включает восемнадцать различных семейств.

Недавно добавленные семейства включают PAAP (предполагаемая аминокислотная пермеаза), LIVCS (симпортер аминокислот с разветвленной цепью: катион), NRAMP (белок макрофагов с естественной резистентностью), CstA (белок A углеродного голодания), KUP (пермеаза поглощения K + ), BenE (симпортер бензоата: H + вирджинии) и AE (анионообменник). Биоинформационный и филогенетический анализ используется для постоянного расширения существующих в настоящее время семейств и суперсемейств.

Другие составляющие суперсемейства APC — это семейство AAAP (TC# 2.A.18), семейство HAAAP (TC# 2.A.42) и семейство LCT (TC# 2.A.43). Некоторые из этих белков демонстрируют 11 TMS. 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 суперсемействе APC (с номерами TC синего цвета) включают: [6]

Белки APC у людей

У людей экспрессируется несколько белков APC, и они являются белками SLC . [3] [7] [2] Существует 11 семейств SLC, включающих белки APC: SLC4, 5, 6, 7, 11, 12, 23, 26, 32, 36 и 38. [3] Атипичный SLC TMEM104 также относится к клану APC. [3]

Структура и функции

Топология хорошо охарактеризованного человеческого анионообменника 1 (AE1) соответствует UraA-подобной топологии из 14 TMS (12 α-спиральных TMS и 2 смешанных спирально-спиральных TMS). Все функционально охарактеризованные члены суперсемейства APC используют катионный симпорт для накопления субстрата, за исключением некоторых членов семейства AE, которые часто используют анионно-анионный обмен. Все новые записи содержат две 5 или 7 повторяющихся единиц TMS, характерных для суперсемейства APC, иногда с дополнительными TMS на концах, вероятно, в результате добавления перед дупликацией. Семейство CstA содержит наибольшее разнообразие TMS. Новые функционально охарактеризованные члены транспортируют аминокислоты, пептиды и неорганические анионы или катионы. За исключением анионов, это типичные субстраты устоявшихся членов суперсемейства APC. TMS активного сайта богаты остатками глицина в вариабельных, но консервативных расположениях.

В CadB E. coli (2.A.3.2.2) аминокислотные остатки, участвующие как в захвате, так и в экскреции, или только в экскреции, расположены в цитоплазматических петлях и цитоплазматической стороне трансмембранных сегментов, тогда как остатки, участвующие в захвате, 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, Рудник (2011) предложил путь для транспорта и предположил механизм « качающегося пучка» . [6] [9] [10]

Структура и функция антипортера кадаверин-лизин, CadB (2.A.3.2.2), и антипортера путресцин-орнитин, PotE (2.A.3.2.1), в E. coli были оценены с использованием модельных структур, основанных на кристаллической структуре AdiC (2.A.3.2.5), антипортера агматин-аргинин ( 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) по отношению к периплазме. Tyr(73), Tyr(89), Tyr(90), Glu(204), Tyr(235), Asp(303) и Tyr(423) CadB и Cys(62), Trp(201), Glu(207), Trp(292) и Tyr(425) PotE активно участвуют в антипортовых активностях. Кроме того, Trp(43), Tyr(57), Tyr(107), Tyr(366) и Tyr(368) CadB преимущественно участвуют в поглощении кадаверина при нейтральном pH, тогда как только Tyr(90) PotE преимущественно участвует в поглощении путресцина. Результаты показали, что центральная полость CadB состоит из ТМ 2, 3, 6, 7, 8 и 10, а центральная полость PotE состоит из ТМ 2, 3, 6 и 8. Для распознавания кадаверина в периплазме необходимо несколько остатков, поскольку уровень кадаверина намного ниже, чем у путресцина при нейтральном pH. [6]

Примерно бочкообразная субъединица AdiC диаметром около 45 Å состоит из 12 трансмембранных спиралей, TMS1 и TMS6 прерываются короткими неспиральными участками в середине их трансмембранных промежутков. [11] Биохимический анализ гомологов помещает амино- и карбоксильные концы на внутриклеточную сторону мембраны. TM1–TM10 окружают большую полость, открытую для внеклеточного раствора. Эти десять спиралей включают два инвертированных структурных повтора. TM1–TM5 AdiC хорошо выравниваются с TM6–TM10, перевернутыми «вверх ногами» вокруг псевдодвойной оси, почти параллельной плоскости мембраны. Таким образом, TMS1 спаривается с TMS6, TMS2 с TMS7 и т. д. Спирали TMS11 и TMS12, не участвующие в этом повторе, обеспечивают большую часть гомодимерного интерфейса размером 2500 Å 2 . AdiC отражает общую укладку, неожиданно обнаруженную в четырех филогенетически неродственных семействах Na + -связанных транспортеров растворенных веществ: BCCT (2.A.15), NCS1 (2.A.39), SSS (2.A.21) и NSS (2.A.22). [6] [11]

Реакции переноса

Транспортные реакции, обычно катализируемые членами суперсемейства APC, включают: [6]

Растворенное вещество: симпорт протона

Растворенное вещество (выход) + nH + (выход) → Растворенное вещество (вход) + nH + (вход).

Растворенное вещество:антипорт растворенного вещества

Раствор-1 (выход) + Раствор-2 (вход) ⇌ Раствор-1 (вход) + Раствор-2 (выход).

У некоторых членов семьи эти реакции могут отличаться.

Ссылки

  1. ^ Vastermark A, Wollwage S, Houle ME, Rio R, Saier MH (октябрь 2014 г.). «Расширение суперсемейства вторичных переносчиков APC». Белки . 82 (10): 2797–811. doi :10.1002/prot.24643. PMC  4177346. PMID  25043943 .
  2. ^ ab Höglund, Pär J.; Nordström, Karl JV; Schiöth, Helgi B.; Fredriksson, Robert (апрель 2011 г.). «Семейства переносчиков растворенных веществ имеют удивительно длинную эволюционную историю, при этом большинство человеческих семейств существовало до расхождения видов Bilaterian». Molecular Biology and Evolution . 28 (4): 1531–1541. doi :10.1093/molbev/msq350. ISSN  1537-1719. PMC 3058773. PMID 21186191  . 
  3. ^ abcd Перланд, Эмели; Фредрикссон, Роберт (март 2017 г.). «Системы классификации вторичных активных транспортеров». Тенденции в фармакологических науках . 38 (3): 305–315. doi :10.1016/j.tips.2016.11.008. ISSN  1873-3735. PMID  27939446.
  4. ^ Wipf D, Ludewig U, Tegeder M, Rentsch D, Koch W, Frommer WB (март 2002 г.). «Сохранение переносчиков аминокислот у грибов, растений и животных». Trends in Biochemical Sciences . 27 (3): 139–47. doi :10.1016/s0968-0004(01)02054-0. PMID  11893511.
  5. ^ Фишер, WN; Андре, Б; Рентш, Д; Кролькевич, С; Тегедер, М; Брейткройц, К; Фроммер, ВБ (1998). «Транспорт аминокислот в растениях». Тенденции растениеводства . 3 (188–195): 188–195. Бибкод : 1998TPS.....3..188F. дои : 10.1016/S1360-1385(98)01231-X.
  6. ^ abcdef Saier, MH Jr. "2.A.3 Надсемейство аминокислот-полиаминов-органокатионов (APC)". База данных классификации транспортеров . Группа биоинформатики лаборатории Saier.
  7. ^ Хедигер, Маттиас А.; Ромеро, Майкл Ф.; Пэн, Джи-Бин; Рольфс, Андреас; Таканага, Хитоми; Бруфорд, Элспет А. (февраль 2004 г.). «ABC переносчиков растворенных веществ: физиологические, патологические и терапевтические аспекты использования человеческих мембранных транспортных белков. Введение». Архив Пфлюгера: Европейский журнал физиологии . 447 (5): 465–468. doi :10.1007/s00424-003-1192-y. ISSN  0031-6768. PMID  14624363. S2CID  1866661.
  8. ^ ab Soksawatmaekhin W, Uemura T, Fukiwake N, Kashiwagi K, Igarashi K (сентябрь 2006 г.). «Идентификация сайта распознавания кадаверина на антипортере кадаверин-лизин CadB». Журнал биологической химии . 281 (39): 29213–20. doi : 10.1074/jbc.m600754200 . PMID  16877381.
  9. ^ Forrest LR, Rudnick G (декабрь 2009 г.). «Качающийся пучок: механизм ионно-связанного потока растворенного вещества симметричными транспортерами». Physiology . 24 (6): 377–86. doi :10.1152/physiol.00030.2009. PMC 3012352 . PMID  19996368. 
  10. ^ Rudnick G (сентябрь 2011 г.). «Путь цитоплазматической проницаемости транспортеров нейротрансмиттеров». Биохимия . 50 (35): 7462–75. doi :10.1021/bi200926b. PMC 3164596. PMID  21774491 . 
  11. ^ ab Fang Y, Jayaram H, Shane T, Kolmakova-Partensky L, Wu F, Williams C, Xiong Y, Miller C (август 2009). "Структура прокариотического виртуального протонного насоса с разрешением 3,2 А". Nature . 460 (7258): 1040–3. Bibcode :2009Natur.460.1040F. doi :10.1038/nature08201. PMC 2745212 . PMID  19578361. 

Дальнейшее чтение

  • Chang AB, Lin R, Keith Studley W, Tran CV, Saier MH (май 2004 г.). «Филогения как руководство по структуре и функции мембранных транспортных белков». Молекулярная мембранная биология . 21 (3): 171–81. doi :10.1080/09687680410001720830. PMID  15204625. S2CID  45284885.
  • Vastermark A, Wollwage S, Houle ME, Rio R, Saier MH (октябрь 2014 г.). «Расширение суперсемейства вторичных переносчиков APC». Белки . 82 (10): 2797–811. doi :10.1002/prot.24643. PMC  4177346 . PMID  25043943.
  • Wong FH, Chen JS, Reddy V, Day JL, Shlykov MA, Wakabayashi ST, Saier MH (2012). «Суперсемейство аминокислот-полиаминов-органокатионов». Журнал молекулярной микробиологии и биотехнологии . 22 (2): 105–13. doi : 10.1159/000338542 . PMID  22627175.
  • Jack DL, Paulsen IT, Saier MH (август 2000 г.). «Суперсемейство транспортеров аминокислот/полиаминов/органокатионов (APC), специфичных для аминокислот, полиаминов и органокатионов». Микробиология . 146 (8): 1797–814. doi : 10.1099/00221287-146-8-1797 . PMID  10931886.
  • Kaur J, Olkhova E, Malviya VN, Grell E, Michel H (январь 2014 г.). "Транспортёр L-лизина высокой стереоселективности суперсемейства аминокислот-полиаминов-органокатионов (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 эта статья использует контент из "The Amino Acid-Polyamine-Organocation (APC) Superfamily" , который лицензирован таким образом, что позволяет повторное использование в соответствии с Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License , но не в соответствии с GFDL . Все соответствующие условия должны быть соблюдены.

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=APC_superfamily&oldid=1239437684"