SWEET транспортеры - SWEET transporters

SemiSWEET PQ-петля
Идентификаторы
СимволPQ-петля
PfamPF03083
Pfam кланPQ-петля
ИнтерПроIPR006603
УМНАЯSM00679
TCDB2.A.123
OPM суперсемейство415
Белок OPM5ctg

В Милая семья, также известный как PQ-петля, Слюна или же Семья MtN3 (ТК № 2.A.123 ), является семейством перевозчиков сахара и членом TOG суперсемейство. Белки семейства SWEET были обнаружены в растения, животные, простейшие, и бактерии. Члены семейства эукариот имеют 7 трансмембранные сегменты (TMS) в аранжировке повторений 3 + 1 + 3.[1]

Функция

Белки семейства SWEET, по-видимому, катализируют облегченную диффузию (проникновение или экспорт) сахаров через плазматическую мембрану растения или эндоплазматический ретикулум мембрана.[2]

Похоже, что они также переносят другие метаболиты, такие как гиббереллины. [3]

Транспортная реакция

Обобщенная реакция, катализируемая известными белками этого семейства:[1]

сахар (на входе) ⇌ сахара (на выходе)

Открытие

СЛАДОСТИ изначально были идентифицированы в Arabidopsis thaliana, на экране поиска новых факторов трансмембранного транспорта глюкозы. В этом эксперименте для скрининга были выбраны несколько ранее не охарактеризованных мембранных белков. Эти не охарактеризованные мембранные белки были проанализированы на способность транспортировать глюкозу путем экспрессии в HEK293T (эмбриональная почка человека) клетки, которые в нормальном состоянии обладают незначительной способностью к транспортировке глюкозы. Эти мембранные белки экспрессировались совместно с флуоресцентным FRET (Резонансная передача энергии Фёрстера) датчик глюкозы, расположенный на эндоплазматический ретикулум (ER).[4][5][6][7][8][9] Движение глюкозы из цитоплазмы в ER клеток HEK293T отслеживали путем количественной оценки изменений в соотношении FRET. С помощью этого анализа был идентифицирован первый член семейства SWEET, AtSWEET1. Другие потенциальные члены семейства были идентифицированы по гомологии последовательностей.[10]

Гомологи

Chen et al. (2010) проанализировали данные о новом классе транспортеров сахара, названном СЛАДОСТИ.[10] Те, которые опосредуют транспорт глюкозы, включают по крайней мере шесть из семнадцати гомологов сахара в Арабидопсис (т.е. TC # s 2.A.123.1.3, 2.A.123.1.5, 2.A.123.1.9, 2.A.123.1.13 ), двое из более чем двадцати носильщиков в рис (TC # s 2.A.123.1.6 и 2.A.123.1.18 ), два из семи гомологов в Caenorhabditis elegans (т.е. TC # 2.A.123.1.10 ) и единственная копия человеческого белка (SLC50A1 из Homo sapiens, ТК № 2.A.123.1.4 ). Без Арабидопсис SWEET8 (TC # 2.A.123.1.5) пыльца нежизнеспособна. Было показано, что гомолог кукурузы ZmSWEET4c участвует в наполнении семян.[11]

Классифицированные в настоящее время члены семейства SWEET transporter можно найти в База данных классификации транспортеров.

СЛАДОСТИ в растениях

Растительные СЛАДОСТИ делятся на четыре субклады.[10] Геном томата кодирует 29 сладостей.[12]

SWEET9 в секреции нектара

Lin et al., 2014 изучили роль SWEET9 в нектарниках. SWEET9 является членом клады 3. Было показано, что гомолог петуний имеет обратную корреляцию между экспрессией и содержанием крахмала в нектарниках. Мутация и сверхэкспрессия SWEET9 в Арабидопсис привело к соответствующей потере и увеличению секреции нектара соответственно. После демонстрации того, что SWEET9 участвует в секреции нектара, следующим шагом было определить, на какой фазе процесса SWEET9 выполняет свою функцию. Три варианта: разгрузка флоэмы или поглощение или отток из нектарной паренхимы. Комбинация исследований локализации и анализа накопления крахмала показала, что SWEET9 участвует в оттоке сахарозы из паренхимы нектарника.[13]

СЛАДОСТИ 11, 12 и 15 в питании эмбрионов

Chen et al., 2015, спросили, какие СЛАДОСТИ участвуют в обеспечении питанием эмбриона. Команда заметила, что мРНК и белок для сладостей 11, 12 и 15 экспрессируются на высоком уровне на некоторых стадиях развития эмбриона. Впоследствии каждый ген был мутирован, чтобы произвести милая11; 12; 15 тройной мутант, у которого отсутствовала активность в каждом из трех генов. Было показано, что этот тройной мутант задерживает развитие эмбриона; то есть семена тройного мутанта были значительно меньше, чем семена дикого типа в то же время во время развития. Содержание крахмала в семенной оболочке было выше, чем в семенной оболочке дикого типа, а содержание крахмала в зародышах было ниже, чем в семенной оболочке дикого типа. Кроме того, было показано, что уровень белка контролируется по материнской линии: сладкий11; 12; 15 мутант, скрещенный с растением дикого типа, мутантный фенотип проявлялся только тогда, когда сладкий11; 12; 15 использовался как материнское растение.[14]

Структура

3.1. Разрешающая структура эукариотического транспортера SWEET в гомотримере (5CTG, OsSWEET2). Каждый разный цвет представляет одну субъединицу.

Многие бактериальные гомологи имеют только 3 TMS и половину размера, но, тем не менее, они являются членами семейства SWEET с одной единицей повторения 3 TMS. У других бактериальных гомологов есть 7 TMS, как и у большинства эукариотических белков этого семейства. Семья SWEET большая и разнообразная. Основываясь на трехмерном структурном анализе, вполне вероятно, что эти парные 3 члена семейства TMS SWEET действуют как носители.

Бактериальные SemiSWEET состоят из пучка тройной спирали в конформации 1-3-2, причем TM3 находится между TM1 и TM2.[15] В структурах также присутствуют остатки триптофана и аспарагина, взаимодействующие с сахаром; Точечные мутации этих остатков в аланин разрушают функцию транспорта гексозы SemiSWEET.[15] Семья SWEET является членом TOG суперсемейство который, как полагают, возник в результате:

2 ТМС -> 4 ТМС -> 8 ТМС -> 7 ТМС -> 3 + 3 ТМС.[16]

Несколько кристаллических структур доступны на RCSB для членов семейства SWEET / SemiSWEET / PQ-loop / Saliva / MtN3.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Saier, MH Jr. "2.A.123 The Sweet; PQ-loop; Saliva; MtN3 (Sweet) Family". База данных классификации транспортеров. Группа компаний Saier Lab Bioinformatics / SDSC.
  2. ^ Таканага Х., Фроммер В.Б. (август 2010 г.). «Облегчающие функции транспортеров плазматической мембраны во время транзита ER». Журнал FASEB. 24 (8): 2849–58. Дои:10.1096 / fj.09-146472. ЧВК  3230527. PMID  20354141.
  3. ^ Канно Ю., Оикава Т., Чиба Ю., Ишимару Ю., Симидзу Т., Сано Н., Кошиба Т., Камия Ю., Уэда М., Сео М. (октябрь 2016 г.). «AtSWEET13 и AtSWEET14 регулируют физиологические процессы, опосредованные гиббереллином». Nat Commun. 7 (13245): 13245. Bibcode:2016НатКо ... 713245K. Дои:10.1038 / ncomms13245. ЧВК  5095183. PMID  27782132.
  4. ^ «Наносенсоры | Кафедра биологии растений». dpb.carnegiescience.edu. Получено 1 марта 2016.
  5. ^ Бермеджо К., Эвальд Дж. К., Ланкуар В., Джонс А. М., Фроммер В. Б. (август 2011 г.). «Биохимия in vivo: количественное определение уровней ионов и метаболитов в отдельных клетках или культурах дрожжей». Биохимический журнал. 438 (1): 1–10. Дои:10.1042 / BJ20110428. PMID  21793803. S2CID  26944897.
  6. ^ Джонс А.М., Гроссманн Г., Даниэльсон Дж.А., Соссо Д., Чен Л.К., Хо СН, Фроммер В.Б. (июнь 2013 г.). «Биохимия in vivo: применение низкомолекулярных биосенсоров в биологии растений». Текущее мнение в области биологии растений. 16 (3): 389–95. Дои:10.1016 / j.pbi.2013.02.010. ЧВК  3679211. PMID  23587939.
  7. ^ Джонс А.М., Эрхардт Д.В., Фроммер В.Б. (май 2012 г.). «Бесконечная гонка за новыми и улучшенными флуоресцентными белками». BMC Биология. 10: 39. Дои:10.1186/1741-7007-10-39. ЧВК  3342923. PMID  22554191.
  8. ^ Окумото С., Джонс А., Фроммер В. Б. (1 января 2012 г.). «Количественная визуализация с помощью флуоресцентных биосенсоров». Ежегодный обзор биологии растений. 63: 663–706. Дои:10.1146 / annurev-arplant-042110-103745. PMID  22404462.
  9. ^ Hou BH, Takanaga H, Grossmann G, Chen LQ, Qu XQ, Jones AM, Lalonde S, Schweissgut O, Wiechert W., Frommer WB (октябрь 2011 г.). «Оптические сенсоры для мониторинга динамических изменений уровня внутриклеточных метаболитов в клетках млекопитающих». Протоколы природы. 6 (11): 1818–33. Дои:10.1038 / nprot.2011.392. PMID  22036884. S2CID  21852318.
  10. ^ а б c Chen LQ, Hou BH, Lalonde S, Takanaga H, Hartung ML, Qu XQ, Guo WJ, Kim JG, Underwood W, Chaudhuri B., Chermak D, Antony G, White FF, Somerville SC, Mudgett MB, Frommer WB (ноябрь 2010 г. ). «Транспортеры сахара для межклеточного обмена и питания патогенов». Природа. 468 (7323): 527–32. Bibcode:2010 Натур.468..527C. Дои:10.1038 / природа09606. ЧВК  3000469. PMID  21107422.
  11. ^ Соссо Д., Ло Д., Ли К.Б., Сассе Дж., Ян Дж., Гендрот Дж., Сузуки М., Кох К.Э., Маккарти Д.Р., Чоури П.С., Роговски П.М., Росс-Ибарра Дж., Ян Б., Фроммер В.Б. (декабрь 2015 г.). «Засыпка семян домашней кукурузы и риса зависит от транспорта гексозы, опосредованного SWEET». Природа Генетика. 47 (12): 1489–93. Дои:10,1038 / нг.3422. PMID  26523777. S2CID  6985808.
  12. ^ Фэн CY, Хан JX, Хан XX, Jiang J (декабрь 2015 г.). «Полногеномная идентификация, филогения и анализ экспрессии семейства генов SWEET в томате». Ген. 573 (2): 261–72. Дои:10.1016 / j.gene.2015.07.055. PMID  26190159.
  13. ^ Лин И.В., Соссо Д., Чен Л.К., Газ К, Ким С.Г., Кесслер Д., Клинкенберг П.М., Гордер М.К., Хоу Б.Х., Ку XQ, Картер С.Дж., Болдуин ИТ, Фроммер В.Б. (апрель 2014 г.). «Для секреции нектара необходимы сахарозо-фосфат-синтазы и транспортер сахара SWEET9». Природа. 508 (7497): 546–9. Bibcode:2014Натура.508..546L. Дои:10.1038 / природа13082. PMID  24670640. S2CID  4384123.
  14. ^ Chen LQ, Lin IW, Qu XQ, Sosso D, McFarlane HE, Londoño A, Samuels AL, Frommer WB (март 2015 г.). «Каскад последовательно экспрессируемых транспортеров сахарозы в семенной оболочке и эндосперме обеспечивает питание для эмбриона Arabidopsis». Растительная клетка. 27 (3): 607–19. Дои:10.1105 / tpc.114.134585. ЧВК  4558658. PMID  25794936.
  15. ^ а б Сюй И, Тао И, Чунг Л.С., Фан Ц, Чен Л.К., Сюй С., Перри К., Фроммер В.Б., Фэн Л. (ноябрь 2014 г.). «Структуры бактериальных гомологов транспортеров SWEET в двух различных конформациях». Природа. 515 (7527): 448–452. Bibcode:2014Натура.515..448X. Дои:10.1038 / природа13670. ЧВК  4300204. PMID  25186729.
  16. ^ Йи Д.К., Шлыков М.А., Вестермарк А., Редди В.С., Арора С., Сан Е.И., Сайер М.Х. (ноябрь 2013 г.). "Суперсемейство рецепторов, сопряженных с белком-переносчиком опсина-G (TOG)". Журнал FEBS. 280 (22): 5780–800. Дои:10.1111 / фев.12499. ЧВК  3832197. PMID  23981446.

дальнейшее чтение

По состоянию на 2 февраля 2016 г. эта статья полностью или частично взята из База данных классификации транспортеров. Владелец авторских прав лицензировал контент таким образом, чтобы разрешить повторное использование в соответствии с CC BY-SA 3.0 и GFDL. Все соответствующие условия должны быть соблюдены. Исходный текст был в "2.A.123 The Sweet; PQ-loop; Saliva; MtN3 (Sweet) Family"