Пермеаза лактозы

Мембранный белок
Семейство белков
Симпортер протона/сахара LacY
Кристаллическая структура лактозной пермеазы в комплексе с инактиватором сродства. PDB 2y5y [1]
Идентификаторы
СимволLacY_симптом
ПфамПФ01306
Клан ПФАМCL0015
ИнтерПроИПР022814
ПРОСИТPDOC00698
TCDB2.А.1
суперсемейство OPM15
белок ОПМ2cfq
Доступные структуры белков:
Пфам  структуры / ECOD  
ПДБRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumрезюме структуры

Лактозопермеаза — это мембранный белок, который является членом главного суперсемейства посредников . Лактозопермеаза может быть классифицирована как симпортер , который использует протонный градиент по направлению к клетке для транспортировки β-галактозидов, таких как лактоза , в том же направлении в клетку.

Белок имеет двенадцать трансмембранных альфа-спиралей , а его молекулярная масса составляет 45 000 дальтон. [2] Он демонстрирует внутреннюю двойную симметрию, связывая шесть N-концевых спиралей с C-концевыми спиралями. Он кодируется геном lacY в lac опероне . Ген LacY является компонентом lac оперона, который кодирует лактозопермеазу, белок, ответственный за расщепление лактозы на глюкозу и галактозу, наряду с трансацетилазой и бета-галактозидазой. Отсутствие лактозопермеазы приводит к неспособности лактозы проникать в клетку для дальнейших метаболических процессов. Поэтому лактозопермеаза играет решающую роль в использовании лактозы в качестве источника энергии. LacY, белок, ответственный за транспорт лактозы через мембрану в Escherichia coli. LacY имеет гибкую структуру, состоящую из 12 трансмембранных спиралей. N- и C-концевые домены симметричны, что предполагает их одинаковое генетическое происхождение. Сайт связывания субстрата находится в N-концевом домене, при этом такие остатки, как Trp151 и Arg144, играют важную роль в связывании сахара. [3] C-концевой домен имеет меньше взаимодействий с TDG, но такие остатки, как Lys358 и Asp237, способствуют его связыванию. Тиоловая сшивка недооценивает расстояния, особенно на цитоплазматической стороне, из-за колебаний молекулы между конформациями, обращенными внутрь и наружу. [4]

Сахар находится в гидрофильном ядре белка, доступном из периплазмы. [2] При связывании происходит большое конформационное изменение, которое делает сайт связывания сахара доступным из цитоплазмы. Остатки глутамина в положениях 241 и 359 направляют сахар к Phe 27, что приводит субстрат к Gln 126, где он прочно фиксируется. Тщательно позиционированные аминокислоты помогают субстрату преодолеть энергетический барьер около 20 кДж/моль [5]

Механизм: ионы гидроксония снаружи клетки связываются с карбоксильной группой фермента, что позволяет ему претерпеть конформационное изменение. Эта форма лактозной пермеазы может связывать лактозу снаружи клетки. Затем фермент выворачивается, и лактоза транспортируется внутрь.

Структура рентгеновского кристалла была впервые решена в 2003 году Дж. Абрамсоном и др. [6]

Механизм «Шести государств»

Механизм, известный как «шестисостояние», относится к шести различным функциональным конформациям или состояниям, участвующим в процессе котранспорта котранспортера пермеазы лактозы. В состоянии 1 белок LacY принимает конформацию, обращенную наружу. Затем, посредством быстрого связывания иона водорода, он переходит в состояние 2. Во время состояния 3 котранспортер захватывает молекулу лактозы, сохраняя конформацию, обращенную наружу. [7]

Ссылки

  1. ^ Chaptal V, Kwon S, Sawaya MR, Guan L, Kaback HR, Abramson J (июнь 2011 г.). «Кристаллическая структура пермеазы лактозы в комплексе с инактиватором сродства дает уникальное представление о распознавании сахара». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (23): 9361– 9366. Bibcode : 2011PNAS..108.9361C. doi : 10.1073/pnas.1105687108 . PMC  3111295. PMID  21593407 .
  2. ^ аб Хаммес Г.Г. (2005). Спектроскопия для биологических наук . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Interscience. п. 140. ИСБН 9780471713449.
  3. ^ Makar AB, McMartin KE, Palese M, Tephly TR (июнь 1975 г.). «Анализ формиата в жидкостях организма: применение при отравлении метанолом». Biochemical Medicine . 13 (2): 117– 126. doi :10.1016/0006-2944(75)90147-7. PMID  1.
  4. ^ Abramson J, Smirnova I, Kasho V, Verner G, Iwata S, Kaback HR (ноябрь 2003 г.). «Лактозная пермеаза Escherichia coli: общая структура, участок связывания сахара и модель переменного доступа для транспорта». FEBS Letters . 555 (1): 96– 101. doi :10.1016/S0014-5793(03)01087-1. PMID  14630326. S2CID  22156974.
  5. ^ Киманиус Д., Линдаль Э., Андерссон М. (сентябрь 2018 г.). "Динамика поглощения в мембранном белке-транспортере лактозы пермеазы (LacY)". Scientific Reports . 8 (1): 14324. Bibcode :2018NatSR...814324K. doi :10.1038/s41598-018-32624-7. PMC 6156506 . PMID  30254312. 
  6. ^ Абрамсон Дж., Смирнова И., Кашо В., Вернер Г., Кабак Х.Р., Ивата С. (август 2003 г.). «Структура и механизм пермеазы лактозы Escherichia coli». Наука . 301 (5633): 610–615 . Бибкод : 2003Sci...301..610A. дои : 10.1126/science.1088196. PMID  12893935. S2CID  36908983.
  7. ^ Sun H (2022-02-04). Goudon T (ред.). "Равновесные свойства симпорта пермеазы лактозы E. coli - подход случайного блуждания модели". PLOS ONE . ​​17 (2): e0263286. arXiv : 2106.06919 . Bibcode :2022PLoSO..1763286S. doi : 10.1371/journal.pone.0263286 . PMC 8815909 . PMID  35120164. 
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Лактозопермеаза&oldid=1243246732"