Trostrani periplazmski transporteri nezavisni od ATP-a (TRAP transporteri) su velika porodica transportera rastvarača koja se nalazi u bakterijama i arheama, ali ne i u eukariotima, a čini se da su specifični za unos organskih kiselina ili srodnih molekula koje sadrže karboksilatnu ili sulfonatnu grupu. Oni su jedinstveni po tome što koriste protein za vezivanje supstrata (SBP) u kombinaciji sa sekundarnim transporterom.

Historija desno|mini|300x300piksel|Šematski prikaz ključnih karakteristika TRAP transportera u poređenju sa ABC transporterom i klasičnim sekundarnim transporterom. TRAP transporteri su otkriveni u laboratoriji profesora Davida J. Kellyja na Univerzitetu u Sheffieldu, Engleska. Njegova grupa je proučavala mehanizam koji fotosintetska bakterija Rhodobacter capsulatus koristi za unos određenih dikarboksilnih kiselina. Oni su karakterisali komponentu proteina za vezivanje (DctP) transportera koja prepoznaje ove spojeve, za koju su pretpostavili da će biti dio tipičnog ABC transportera. Međutim, kada su sekvencirali gene u okolini dctP, otkrili su dva druga gena koja kodiraju integralne proteine membrane, dctQ i dctM, ali nisu pronašli gene koji kodiraju komponente ABC transportera. Nadalje, pokazali su da je unos istih dikarboksilata nezavisan od ATP-a i da unos zahtijeva elektrohemijski ionski gradijent, čime je ovaj transporter postao jedinstveni sekundarni transporter zavisan od proteina za vezivanje.

Od tih ranih istraživanja postalo je jasno da su TRAP transporteri prisutni u mnogim bakterijama i arheama, pri čemu mnoge bakterije posjeduju više TRAP transportera, a neke čak više od 20 različitih sistema.

Podloge Do danas, većina supstrata za TRAP transportere sadrži zajedničku osobinu, a to je da su organski kiseline. To uključuje C4-dikarboksilate poput sukcinata, malata i fumarata, keto-kiseline poput piruvata i alfa-ketobutirata, kao i šećernu kiselinu N-acetil-neuraminsku kiselinu (ili sialičnu kiselinu). Drugi supstrati uključuju kompatibilne rastvarače ektoin i hidroksiektoin, te piroglutamat.

Sastav Svi poznati TRAP transporteri sadrže tri proteinska domena. To su protein za vezivanje rastvarača (SBP), domena malog membranskog proteina i domena velikog membranskog proteina. Sljedeći nomenklaturu prvog karakterisanog TRAP transportera, DctPQM, ove podjedinice se obično nazivaju P, Q i M, redom. Oko 10% TRAP transportera ima prirodne genetske fuzije između dvije komponente membranskog proteina, a u jednom dobro proučenom primjeru ovog fenomena u TRAP transporteru specifičnom za sialičnu kiselinu kod Haemophilus influenzae, fuzionirani gen je nazvan siaQM.

Mehanizam Korištenjem SBP-a, TRAP transporteri dijele određenu sličnost s ABC transporterima po tome što se supstrat transportera inicijalno prepoznaje izvan citoplazmatske membrane. Kod Gram-negativnih bakterija, SBP je obično slobodan u periplazmi i eksprimiran na relativno visokim nivoima u poređenju sa membranskim domenama. Kod Gram-pozitivnih bakterija i arhea, SBP je pričvršćen za citoplazmatsku membranu. U oba tipa sistema, SBP se veže za supstrat, obično pri niskom mikromolarnom afinitetu, što izaziva značajnu promjenu konformacije proteina, slično zatvaranju Venusove muholovke. Zatim se zarobljeni supstrat prenosi na membranske domene transportera, gdje se na neki način iskorištava elektrohemijski ionski gradijent za otvaranje SBP-a, ekstrakciju supstrata i kataliziranje njegovog prolaska kroz membranu. Za SiaPQM TRAP transporter, koji je proučavan u potpuno rekonstituisanoj in vitro formi, unos koristi gradijent, a ne protonski gradijent, za pokretanje unosa. SiaPQM sistemi također pokazuju jedinstvena svojstva za sekundarni transporter jer ne mogu katalizirati bidirekcioni transport, budući da SBP nameće da se kretanje odvija samo u smjeru unosa u ćeliju.

Struktura

Protein koji veže supstrat (SBP) Nakon prve strukture TRAP SBP-a iz 2005. godine, trenutno je dostupno više od 10 različitih struktura. Sve imaju vrlo slične ukupne strukture, sa dvije globularne domene povezane zglobom. Mjesto vezivanja supstrata formiraju obje domene koje obuhvataju supstrat. Visoko konzervirana argininska ostatka u TRAP SBP-ovima formira solni most sa karboksilatnom grupom na supstratu, što je važno za prepoznavanje supstrata.

Membranske podjedinice Prva struktura membranskih domena riješena je za transporter sialične kiseline iz Haemophilus influenzae. Potvrđeno drugom strukturom TRAP transportera, strukture otkriva monomerni mehanizam transporta sličan liftu za TRAP transportere. Dok veća M-podjedinica formira stator- i elevator-domenu, čini se da Q-podjedinica povećava i stabilizuje stator-domenu monomernog transportera. Trenutni modeli sugerišu vezivanje SBP-a za oba funkcionalna dijela transportera, stator- i elevator-domenu, i pokazuju usklađenu konformacijsku povezanost između unutrašnje i vanjske otvorene faze membranskih podjedinica i otvorenog i zatvorenog stanja SBP-a.

Reference

Vanjski linkovi

Laboratorijska stranica prof. Davida Kellyja, Univerzitet u Sheffieldu, Engleska Laboratorijska stranica dr. Gavina Thomasa, Univerzitet u Yorku, Engleska

Kategorija:Transportni proteini Kategorija:Gram-negativne bakterije Kategorija:Mikrobiologija Kategorija:Membranski proteini