Нуклеиновый катион симпортер-1
| Пермеаза для цитозина/пуринов, урацила, тиамина, аллантоина | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | Transp_cyt_pur | ||||||||
| Пфам | ПФ02133 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR001248 | ||||||||
| TCDB | 2.А.39 | ||||||||
| суперсемейство OPM | 64 | ||||||||
| белок ОПМ | 2x79 | ||||||||
| CDD | cd10323 | ||||||||
| |||||||||
Семейство Nucleobase :Cation Symporter-1 (NCS1) (TC# 2.A.39) состоит из более чем 1000 в настоящее время секвенированных белков, полученных из грамотрицательных и грамположительных бактерий, архей , грибов и растений. Эти белки функционируют как транспортеры для азотистых оснований, включая пурины и пиримидины . Члены этого семейства обладают двенадцатью трансмембранными α-спиральными путнерами (TMS). Было показано, что по крайней мере некоторые из них функционируют при захвате симпортным механизмом субстрата:H + .
Филогения
Бактериальные и дрожжевые белки сильно 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)) тесно группируются вместе. Три других белка S. cerevisiae , один из которых является тиаминпермеазой, Thi10 (TC# 2.A.39.4.1), а другой — никотинамидрибозидным транспортером, Nrt1 (TC# 2.A.39.4.2), [1] также тесно группируются вместе. Последние три белка, вероятно, являются близкородственными изоформами тиаминпермеазы. Дрожжевые цитозин-пуриновые и витаминные транспортеры B6 группируются слабо (24% идентичности; e-50). [2] Бактериальные белки получены из нескольких грамотрицательных и грамположительных видов. Эти белки демонстрируют ограниченное сходство последовательностей с ксантиновой пермеазой PbuX (TC# 2.A.39.4.1) Bacillus subtilis , которая является членом семейства NCS2 . [3]
Структура и функции
Белки семейства NCS1 имеют длину 419-635 аминокислотных остатков и обладают двенадцатью предполагаемыми трансмембранными α-спиральными путеводителями (TMS). Было показано, что по крайней мере некоторые из них функционируют при захвате симпортом субстрата:H + . В этом отношении и в отношении субстратной специфичности эти белки напоминают симпортеры семейства NCS2 , что является дополнительным доказательством того, что два семейства представляют собой отдаленные составляющие одного суперсемейства, суперсемейства APC . Два семейства, вероятно, возникли в результате раннего события дупликации генов, которое произошло задолго до расхождения трех основных царств жизни. Возможно, что они являются отдаленными составляющими MFS (2.A.1). [3]
Транспортеры нуклеооснования-катион-симпорт-1 (NCS1) являются важными компонентами путей спасения для нуклеооснований и связанных с ними 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 инвертированных повторах из пяти спиралей. Структуры обращенных наружу открытых и связанных с субстратом окклюдированных конформаций были решены, показывая, как обращенная наружу полость закрывается при связывании субстрата. [5] Сравнения с транспортером лейцина LeuT(Aa) и транспортером галактозы vSGLT показывают, что обращенные наружу и внутрь полости симметрично расположены на противоположных сторонах мембраны. Взаимное открытие и закрытие этих полостей синхронизируется инвертированными повторяющимися спиралями 3 и 8, обеспечивая структурную основу модели переменного доступа для мембранного транспорта. [4]
Субстраты
Белки NCS1 являются симпортерами H + /Na + специфичными для поглощения пуринов, пиримидинов и связанных с ними метаболитов. Крипотоу и др. 2015 изучали происхождение, диверсификацию и субстратную специфичность грибковых транспортеров NCS1, предполагая, что два грибковых подсемейства NCS1, Fur и Fcy, и растительные гомологи, произошли в результате независимых горизонтальных переносов от прокариот. [6] Расширение путем дупликации генов привело к функциональной диверсификации грибковых портеров NCS1. Они охарактеризовали все белки Fur в Aspergillus nidulans. Моделирование гомологии, стыковка с субстратом, молекулярная динамика и систематический мутационный анализ в трех транспортерах Fur с различной специфичностью идентифицировали остатки, критически важные для функции и специфичности, расположенные в основном сайте связывания субстрата, в трансмембранных сегментах TMS1, TMS3, TMS6 и TMS8. Они предсказали и подтвердили, что остатки, определяющие специфичность субстрата, расположены не только в основном сайте связывания субстрата, но и в предполагаемых наружных селективных воротах. Их эволюционный и структурно-функциональный анализы привели к концепции, что селективные каналоподобные ворота могут способствовать специфичности субстрата. [6]
Реакция переноса
Обобщенная транспортная реакция, катализируемая пермеазами семейства NCS1, выглядит следующим образом: [3]
- Азотистое основание или витамин (выход) + H + (выход) → Азотистое основание или витамин (вход) + H + (вход)
Смотрите также
- ИнтерПро : IPR012681
- ИнтерПро : IPR012732
- Суперсемейство APC
- Нуклеиновая кислота катион симпортер 2
Ссылки
- ^ Беленький ПА, Мога ТГ, Бреннер К (март 2008). "Saccharomyces cerevisiae YOR071C кодирует высокоаффинный транспортер никотинамидрибозида Nrt1". Журнал биологической химии . 283 (13): 8075– 9. doi : 10.1074/jbc.C800021200 . PMID 18258590.
- ^ Stolz J, Vielreicher M (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.
- ^ abc Saier, MH Jr. "2.A.39 Семейство нуклеобазы: катионный симпортер-1 (NCS1)". База данных классификации транспортеров . Saier Lab Bioinformatics Group / SDSC.
- ^ ab 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, Iwata S, Henderson PJ, Cameron AD (октябрь 2008 г.). "Структура и молекулярный механизм транспортера семейства нуклеооснований-катион-симпорт-1". Science . 322 (5902): 709– 13. Bibcode :2008Sci...322..709W. doi :10.1126/science.1164440. PMC 2885439 . PMID 18927357.
- ^ Kazmier K, Sharma S, Islam SM, Roux B, Mchaourab HS (октябрь 2014 г.). «Конформационный цикл и механизм ионного сопряжения Na+/гидантоинового транспортера Mhp1». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 111 (41): 14752– 7. Bibcode : 2014PNAS..11114752K. doi : 10.1073/pnas.1410431111 . PMC 4205665. PMID 25267652 .
- ^ ab Крипоту Э, Евангелидис Т, Бобонис Дж, Питтис А.А., Габальдон Т, Скаццоккио С, Микрос Э, Диаллинас Г (июнь 2015 г.). «Происхождение, диверсификация и субстратная специфичность семейства транспортеров NCS1/FUR». Молекулярная микробиология . 96 (5): 927–50 . doi : 10.1111/mmi.12982 . PMID 25712422. S2CID 23523861.
