Симпортер катионов нуклеооснований-1 - Nucleobase cation symporter-1

Пермеаза для цитозина / пуринов, урацила, тиамина, аллантоина
Идентификаторы
СимволTransp_cyt_pur
PfamPF02133
ИнтерПроIPR001248
TCDB2.A.39
OPM суперсемейство64
Белок OPM2x79
CDDcd10323

В Нуклеарное основание: Семейство катионов Symporter-1 (NCS1) (TC № 2.A.39 ) состоит из более чем 1000 секвенированных в настоящее время белков, полученных из Грамотрицательный и Грамположительный бактерии археи, грибы и растения. 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 действуют при поглощении субстратом: H+ механизм симпорта.

Филогения

Бактериальные и дрожжевые белки широко расходятся и не группируются близко на филогенетическом дереве семейства NCS1. Б. subtilis обладает двумя паралогами семейства NCS1 и С. cerevisiae есть несколько. Два дрожжевых белка (Dal4 (ТК № 2.A.39.3.1 ) и Fur4 (ТК № 2.A.39.3.2 )) класть плотно вместе. Три других С. cerevisiae белки, одним из которых является тиаминпермеаза, Thi10 (ТК № 2.A.39.4.1 ), и другим из которых является переносчик никотинамид-рибозида, Nrt1 (ТК № 2.A.39.4.2 ),[1] также плотно сгруппированы вместе. 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 (ТК № 2.A.39.4.1 ), из Bacillus subtilis который является членом Семья NCS2.[3]

Структура и функции

Белки семейства NCS1 состоят из 419-635 аминокислотных остатков и имеют двенадцать предполагаемых трансмембранных α-спиральных гаечных ключей (TMS). По крайней мере, некоторые из них действуют при поглощении субстратом: H+ Симпорт. В этом отношении, а также в отношении субстратной специфичности эти белки напоминают симпортеры Семья NCS2, что является дополнительным свидетельством того, что два семейства представляют собой отдаленные составляющие одного суперсемейства, APC суперсемейство. Эти две семьи, вероятно, возникли в результате ранней дупликации генов, которая произошла задолго до расхождения трех основных царств жизни. Возможно, что они являются удаленными составляющими MFS (2.A.1).[3]

Транспортеры нуклеиновых оснований-катион-симпорт-1 (NCS1) являются важными компонентами путей спасения для азотистые основания и родственные метаболиты. Weyand et al. (2008) сообщили о структуре с разрешением 2,85 ангстрем транспортера бензилгидантоина NCS1, Mhp1 (ТК № 2.A.39.3.6 ), из Микробактерии 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 окклюзированных 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 - это H+/ Na+ симпортеры, специфичные для поглощения пуринов, пиримидинов и родственных метаболитов. Krypotou et al. 2015 изучил происхождение, диверсификацию и субстратную специфичность грибковых переносчиков NCS1, предположив, что два грибных подсемейства NCS1, Fur и Fcy, а также растительные гомологи возникли в результате независимых горизонтальных переносов от прокариот.[6] Экспансия путем дупликации генов привела к функциональной диверсификации переносчиков NCS1 грибов. 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 идентифицировали остатки, критичные для функции и специфичности, 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 обращенных наружу воротах селективности. Их эволюционный и структурно-функциональный анализ привел к концепции, что селективные канальные ворота могут вносить вклад в специфичность субстрата.[6]

Транспортная реакция

Обобщенная транспортная реакция, катализируемая пермеазами семейства NCS1:[3]

Nucleobase или витамин (out) + H+ (out) → Nucleobase или Vitamin (in) + H+ (в)

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Беленький П.А., Мога Т.Г., Бреннер Ц. (март 2008 г.). «Saccharomyces cerevisiae YOR071C кодирует высокоаффинный транспортер никотинамид-рибозида Nrt1». Журнал биологической химии. 283 (13): 8075–9. Дои:10.1074 / jbc.C800021200. PMID  18258590.
  2. ^ Штольц Дж, Вильрайхер М (май 2003 г.). «Tpn1p, переносчик витамина B6 плазматической мембраны Saccharomyces cerevisiae». Журнал биологической химии. 278 (21): 18990–6. Дои:10.1074 / jbc.M300949200. PMID  12649274.
  3. ^ а б c Saier, MH Jr. "2.A.39 Семейство нуклеооснований: катионный симпортер-1 (NCS1)". База данных классификации транспортеров. Группа компаний Saier Lab Bioinformatics / SDSC.
  4. ^ 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., Кэмерон 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. Дои:10.1126 / science.1164440. ЧВК  2885439. PMID  18927357.
  5. ^ 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:2014ПНАС..11114752K. Дои:10.1073 / pnas.1410431111. ЧВК  4205665. PMID  25267652.
  6. ^ 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 переносчиков NCS1 / FUR». Молекулярная микробиология. 96 (5): 927–50. Дои:10,1111 / мми. 12982. PMID  25712422. S2CID  23523861.
Эта статья включает текст из общественного достояния Pfam и ИнтерПро: IPR001248