Войти
| Семейство анионообменников, переносчиков бикарбонатов | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Символ | HCO3_cotransp |
| InterPro | IPR003020 |
| PROSITE | PDOC00192 |
| TCDB | 2.A.31 |
Семейство анионообменников (TC # 2.A.31, также называемое семейством транспортеров бикарбоната ) является членом большого суперсемейства APC вторичных носителей. Члены семейства AE обычно несут ответственность за транспорт анионов через клеточные барьеры, хотя их функции могут различаться. Все они обменивают бикарбонат. Характерные белки семейства AE обнаружены у растений, животных, насекомых и дрожжей. Неохарактеризованные гомологи AE могут присутствовать в бактериях (например, в Enterococcus faecium, 372 аминокислотных остатка; gi 22992757; идентичность 29% в 90 остатках). Белки AE животных состоят из гомодимерных комплексов интегральных мембранных белков, размер которых варьируется от примерно 900 аминокислотных остатков до примерно 1250 остатков. Их N-концевые гидрофильные домены могут взаимодействовать с белками цитоскелета и, следовательно, играть структурную роль клетки. Некоторые из охарактеризованных в настоящее время членов семейства AE можно найти в базе данных классификации транспортеров.
| Транспортер бикарбоната, C- терминальный домен | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 низкоэнергетическая структура для последней цитоплазматической петли полосы 3, ЯМР, минимизированная средняя структура | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | HCO3_transpt_C | ||||||||
| Pfam | PF00955 | ||||||||
| Pfam clan | CL0062 | ||||||||
| InterPro | IPR011531 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00192 | ||||||||
| SCOPe | 1btr / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| Цитоплазматический домен полосы 3 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Кристаллическая структура цитоплазматического домена белка полосы 3 эритроцитов человека | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | Band_3_cyto | ||||||||
| Pfam | PF07565 | ||||||||
| Pfam клан | CL0340 | ||||||||
| InterPro | IPR013769 | ||||||||
| SCOPe | 1hyn / SUPFAM | ||||||||
| TCDB | 2.A.31 | ||||||||
| суперсемейство OPM | 284 | ||||||||
| белок OPM | 1btq | ||||||||
| |||||||||
Бикарбонат (механизмы транспорта HCO 3) являются основными регуляторами pH в животных клетках. транспорт также играет жизненно важную роль в кислотно-основных движениях в желудке, поджелудочной железе, кишечнике, почках, репродуктивных органах и центральной нервной системе. Функциональные исследования предложили различные способы транспортировки HCO 3.
Анализ последовательности двух семейств переносчиков HCO 3, которые были клонированы на сегодняшний день (анионообменники и Na / HCO 3 ко-транспортеров) показывает, что они гомологичны. Это не совсем неожиданно, учитывая, что они оба транспортируют HCO 3 и ингибируют от класса фармакологических агентов, называемых дисульфонат стильбены. Они имеют примерно 25-30% идентичности последовательности, которая распределена по всей длине их последовательности, и имеют аналогичные предсказанные мембранные топологии, что позволяет предположить, что они имеют ~ 10 трансмембранных (TM) домены.
Консервативный домен находится на С-конце многих транспортных белков бикарбоната. Он также обнаружен в некоторых растительных белках, ответственных за транспорт бора. В этих белках он покрывает почти всю длину последовательности .
Анионообменные белки Band 3, которые обменивают бикарбонат, являются наиболее распространенными полипептидами в мембране красных кровяных телец., составляющий 25% от общего мембранного белка. Цитоплазматический домен полосы 3 функционирует в первую очередь как якорное место для других мембраносвязанных белков. В число белковых лигандов этого домена входят анкирин, белок 4.2, белок 4.1, глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа (GAPDH), фосфофруктокиназа, альдолаза, гемоглобин, гемихромы и протеинтирозинкиназа (p72syk).
У человека анион Обменники относятся к семейству 4-го семейства носителей растворенного вещества (SLC4), которое состоит из 10 паралоговых членов (SLC4A1-5; SLC4A7-11). Девять кодируют белки, транспортирующие HCO. 3. Функционально восемь из этих белков делятся на две основные группы: три Cl-HCO. 3обменника (AE1-3) и пять Na-связанных транспортеров HCO. 3(NBCe1, NBCe2, NBCn1, NBCn2, NDCBE). Два Na-связанных транспортера (NBCe1, NBCe2) являются электрогенными; три других транспортера HCO. 3, связанных с Na, и все три AE электронейтральны. Два других (AE4, SLC4A9 и BTR1, SLC4A11 ) не охарактеризованы. Большинство, хотя и не все, ингибируются 4,4'-диизотиоцианатостильбен-2,2'-дисульфонатом (DIDS). Белки SLC4 играют роль в кислотно-основном гомеостазе, транспорте H или HCO. 3эпителием (например, абсорбция HCO. 3в проксимальных канальцах почек, секреция HCO. 3 в протоках поджелудочной железы), так как а также регулирование объема клеток и внутриклеточного pH.
На основании их графиков гидропатии предполагается, что все белки SLC4 имеют сходную топологию в клеточной мембране. Они имеют относительно длинные цитоплазматические N-концевые домены, состоящие из нескольких сотен или нескольких сотен остатков, за которыми следуют 10-14 трансмембранных (TM) доменов, и заканчиваются относительно короткими цитоплазматическими C-концевыми доменами, состоящими из ~ 30 до ~ 90 остатков. Хотя С-концевой домен составляет небольшой процент от размера белка, этот домен в некоторых случаях имеет (i) связывающие мотивы, которые могут быть важны для белок-белковых взаимодействий (например, AE1, AE2 и NBCn1), (ii) важен для доставки к клеточной мембране (например, AE1 и NBCe1), и (iii) может обеспечивать сайты для регуляции функции транспортера посредством фосфорилирования протеинкиназы A (например, NBCe1).
Семейство SLC4 включает следующие белки.
(человеческий анионообменник 1 AE1 или Band 3 ) связывает карбоангидразу II (CAII), образуя «транспортный метаболон », поскольку связывание CAII активирует транспортную активность AE1 примерно в 10 раз. AE1 также активируется при взаимодействии с гликофорином, который также направляет его на плазматическую мембрану. Каждый внедренный в мембрану С-концевой домен может охватывать мембрану 13-16 раз. Согласно модели Zhu et al. (2003), AE1 у человека охватывает мембрану 16 раз, в 13 раз в виде α-спирали и в три раза (TMS 10, 11 и 14), возможно, в виде β-цепей. AE1 предпочтительно катализирует реакции анионного обмена (антипорт ). Специфические точечные мутации в человеческом анионообменнике 1 (AE1) превращают этот электронейтральный анионообменник в моновалентную катионную проводимость. Один и тот же транспортный сайт в перекрывающем домене AE1 участвует как в анионном обмене, так и в транспорте катионов.
AE1 в человеческих красных кровяных тельцах, как было показано, переносит различные неорганические и органические анионы. Двухвалентные анионы могут симпатизировать H. Кроме того, он катализирует переворот нескольких анионных амфипатических молекул, таких как додецилсульфат натрия (SDS) и фосфатидная кислота из одного монослоя фосфолипида. двухслой на другой монослой. Скорость переворота достаточно высока, чтобы предположить, что этот процесс, катализируемый AE1, физиологически важен для красных кровяных телец и, возможно, также и для других тканей животных. Анионные фосфолипиды и жирные кислоты, вероятно, являются естественными субстратами. Однако простое присутствие ТМС увеличивает скорость липидного флип-флопа.
Была определена кристаллическая структура AE1 (CTD) при 3,5 ангстрем. Структура заблокирована в обращенной наружу открытой конформации с помощью ингибитора. Сравнение этой структуры со связанной с субстратом структурой транспортера урацила UraA в обращенной внутрь конформации позволило идентифицировать вероятную позицию связывания аниона в AE1 (CTD) и привело к предложению возможного транспортного механизма, который мог бы объяснить, почему выбранный мутации приводят к болезни. Трехмерная структура подтвердила, что семейство AE является членом суперсемейства APC.
. Для белка AE1 в RCSB доступно несколько кристаллических структур (ссылки также доступны в TCDB ).
Почечные котранспортеры Na: HCO. 3были членами семейства AE. Они катализируют реабсорбцию HCO. 3в проксимальных канальцах почек в результате электрогенного процесса, который ингибируется типичными стильбенами ингибиторами AE, такими как DIDS и SITS. Они также находятся во многих других тканях организма. По крайней мере, два гена кодируют эти симпортеры у любого млекопитающего. Была представлена модель 10 TMS, но эта модель противоречит модели 14 TMS, предложенной для AE1. Изучена трансмембранная топология электрогенного переносчика Na: HO. 3поджелудочной железы человека, NBC1. Была предложена топология ТМС с N- и C-концами в цитоплазме. Внеклеточная петля определяет стехиометрию котранспортеров Na-HCO. 3.
В дополнение к Na-независимым анионообменникам (AE1-3) и Na: HCO. 3котранспортерам (NBC) (которые могут быть электронейтральным или электрогенным), Na-управляемый обменник HCO. 3/ Cl (NCBE) был секвенирован и охарактеризован. Он транспортирует Na + HCO. 3предпочтительно во внутреннем направлении и H + Cl во внешнем направлении. Этот NCBE широко распространен в тканях млекопитающих, где он играет важную роль в подщелачивании цитоплазмы. Например, в β-клетках поджелудочной железы он опосредует глюкозозависимое повышение pH, связанное с секрецией инсулина.
Животные клетки в культуре ткани, экспрессирующие ген, кодирующий белок CFTR хлоридного канала ABC-типа (TC # 3.A.1.202.1 ) в плазматической мембране, как сообщалось, проявляют циклическая АМФ-зависимая стимуляция активности АЕ. Регуляция не зависела от функции проводимости Cl CFTR, и мутации в нуклеотид-связывающем домене № 2 CFTR изменяли регуляцию независимо от их влияния на активность хлоридных каналов. Эти наблюдения могут объяснить нарушение секреции HCO. 3у пациентов с муковисцидозом.
Растения и дрожжи имеют переносчики анионов, которые как в клетках перицикла растений, так и в плазматической мембране дрожжевых клеток экспортируют борат или борную кислоту (pKa = 9,2). У A. thaliana бор экспортируется из клеток перицикла в звездную апоплазму корня против градиента концентрации для поглощения побегами. У S. cerevisiae экспорт также противоречит градиенту концентрации. Переносчик дрожжей распознает HCO. 3, I, Br, NO. 3и Cl, которые могут быть субстратами. Известно, что толерантность к токсичности бора в злаках связана со сниженным накоплением бора в тканях. Экспрессия генов из корней бор-толерантных пшеницы и ячменя с высоким сходством с переносчиками оттока от Arabidopsis и риса снижает концентрации бора из-за механизма оттока. Механизм энергетической связи неизвестен, и неизвестно, является ли борат или борная кислота субстратом. Данные могут быть объяснены несколькими возможностями (унипорт, анион: анионный обмен и анион: катионный обмен).
Физиологически значимая транспортная реакция, катализируемая анионообменниками семейства AE:
Что для котранспортеров Na: HCO3- составляет:
Для теплообменника Na / HCO. 3: H / Cl:
Что для белка оттока бора растений и дрожжи:
По состоянию на 28 января 2016 г. статья полностью или частично взята из Базы 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 на «2.A.31 Семейство анионообменников (AE)»
Эта статья включает текст из общественного достояния Pfam и InterPro : IPR011531