Войти
| Анионообменник, семейство транспортеров бикарбоната | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Условное обозначение | HCO3_cotransp |
| ИнтерПро | IPR003020 |
| PROSITE | PDOC00192 |
| TCDB | 2.A.31 |
Семейство анионообменников ( TC # 2.A.31, также называемое семейством переносчиков бикарбоната) является членом большого суперсемейства вторичных носителей APC. 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 АЕ могут присутствовать в бактериях (например, в Enterococcus faecium, 372 аас; gi 22992757; 29% идентичности в 90 остатках). Белки AE животных состоят из гомодимерных комплексов интегральных мембранных белков, размер которых варьируется от около 900 аминокислотных остатков до около 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.
| Бикарбонатный транспортер, С-концевой домен | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 низкоэнергетическая структура для конечной цитоплазматической петли полосы 3, нмр, минимизированная средняя структура | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Условное обозначение | HCO3_transpt_C | ||||||||
| Pfam | PF00955 | ||||||||
| Клан пфам | CL0062 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR011531 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00192 | ||||||||
| Объем | 1бтр / СУПФАМ | ||||||||
| |||||||||
| Цитоплазматический домен группы 3 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 кристаллическая структура цитоплазматического домена белка полосы 3 эритроцитов человека | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Условное обозначение | Band_3_cyto | ||||||||
| Pfam | PF07565 | ||||||||
| Клан пфам | CL0340 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR013769 | ||||||||
| Объем | 1hyn / SUPFAM | ||||||||
| TCDB | 2.A.31 | ||||||||
| OPM суперсемейство | 284 | ||||||||
| Белок OPM | 1btq | ||||||||
| |||||||||
Механизмы транспорта бикарбоната (HCO 3 -) являются основными регуляторами pH в клетках животных. Такой транспорт также играет жизненно важную роль в кислотно-щелочных движениях в желудке, поджелудочной железе, кишечнике, почках, репродуктивных органах и центральной нервной системе. Функциональные исследования предполагают различные HCO 3 - виды транспорта.
Анализ последовательности двух семейств переносчиков HCO 3 -, которые были клонированы к настоящему времени (анионообменники и ко-переносчики Na + / HCO 3 -), показывает, что они гомологичны. Это не совсем неожиданное, если учесть, что они оба транспортный HCO 3 - и ингибируются классом фармакологических агентов, называемых дисульфоновой стильбены. Они имеют примерно 25-30% идентичности последовательностей, которая распределяется по всей длине их последовательности, и имеют сходные предсказанные мембранные топологии, что позволяет предположить, что у них есть ~ 10 трансмембранных (TM) доменов.
Консервативный домен находится на С-конце многих транспортных белков бикарбоната. Он также содержится в некоторых растительных белках, ответственных за транспорт бора. В этих белках он покрывает почти всю длину последовательности.
В Band 3 анионообменные белки, что обмен бикарбонат являются наиболее распространенным полипептидом в красной кровяные клетках мембраны, содержащий 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 людей анионообменники относятся к семейству 4-го семейства переносчиков растворенных веществ (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- 3обменники (AE1-3) и пять Na + -связанных HCO- 3транспортеры (NBCe1, NBCe2, NBCn1, NBCn2, NDCBE). Два из связанных с Na + транспортеров (NBCe1, NBCe2) являются электрогенными; остальные три Na + -связанные HCO- 3транспортеры и все три АЭ 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- 3 эпителием (например, абсорбция HCO- 3в проксимальном канальце почек, секреция HCO- 3 в протоке поджелудочной железы), а также регулирование объема клеток и внутриклеточного pH.
Основываясь на их графиках 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- ~ 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.
Анионообменник 1 человека (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 трижды (TMS 10, 11 и 14), возможно, в виде β-цепей. AE1 преимущественно катализирует анионообменные ( антипортные ) реакции. Специфические точечные мутации в человеческом анионообменнике 1 (AE1) превращают этот электронейтральный анионообменник в моновалентную катионную проводимость. Один и тот же транспортный сайт в остовном домене AE1 участвует как в анионном обмене, так и в транспорте катионов.
Было показано, что AE1 в эритроцитах человека переносит множество неорганических и органических анионов. Двухвалентные анионы могут ассоциироваться с H +. Кроме того, он катализирует переключение нескольких анионных амфипатических молекул, таких как додецилсульфат натрия (SDS) и фосфатидная кислота, из одного монослоя фосфолипидного бислоя в другой монослой. Скорость переворота достаточно высока, чтобы предположить, что этот процесс, катализируемый AE1, физиологически важен для красных кровяных телец и, возможно, также и в других тканях животных. Анионные фосфолипиды и жирные кислоты, вероятно, являются естественными субстратами. Однако простое присутствие TMS увеличивает скорость липидного флип-флопа.
Определена кристаллическая структура AE1 (CTD) при 3,5 ангстрем. Структура заблокирована в обращенной наружу открытой конформации с помощью ингибитора. Сравнение этой структуры со структурой связанного с субстратом 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.
Есть несколько кристаллических структур, доступных для белка AE1 в RCSB (ссылки также доступны в TCDB ).
Почечный Na +: HCO- 3котранспортеры принадлежат к семейству AE. Они катализируют реабсорбцию HCO.- 3в проксимальном канальце почек в результате электрогенного процесса, который ингибируется типичными стильбеновыми ингибиторами АЕ, 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. Трансмембранная топология электрогенного Na +: HO поджелудочной железы человека- 3транспортер, NBC1, был изучен. Была предложена топология ТМС с N- и C-концами в цитоплазме. Внеклеточная петля определяет стехиометрию Na + -HCO- 3 котранспортеры.
В дополнение к Na + -независимым анионообменникам (AE1-3) и Na +: HCO- 3котранспортеры (NBC) (которые могут быть электронейтральными или электрогенными), HCO, управляемый Na +- 3/ Cl - обменник (NCBE) секвенирован и охарактеризован. Переносит 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.
Сообщалось, что животные клетки в культуре ткани, экспрессирующие ген, кодирующий белок CFTR хлоридного канала ABC-типа ( TC # 3.A.1.202.1 ) в плазматической мембране, демонстрируют циклическую AMP-зависимую стимуляцию активности AE. 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 HCO.- 3 секреция у больных муковисцидозом.
У растений и дрожжей есть переносчики анионов, которые как в клетках перицикла растений, так и в плазматической мембране дрожжевых клеток экспортируют боратную 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. Транспортер дрожжей распознает HCO- 3, I -, Br -, НЕТ- 3и Cl -, которые могут быть субстратами. Известно, что толерантность к токсичности бора в зерновых связана с уменьшением накопления бора в тканях. Экспрессия генов из корней устойчивых к бору пшеницы и ячменя, имеющих большое сходство с переносчиками оттока из Arabidopsis и риса, снижает концентрацию бора из-за механизма оттока. Механизм энергетической связи неизвестен, и неизвестно, является ли борат или борная кислота субстратом. Некоторые возможности (унипорт, обмен анион: анион и обмен анион: катион) могут учитывать данные.
Физиологически значимая транспортная реакция, катализируемая анионообменниками семейства AE:
Что для котранспортеров Na +: HCO3- составляет:
Что для Na + / HCO- 3: H + / Cl - обменник:
Это для белка оттока бора растений и дрожжей:
По состоянию на 28 января 2016 года эта 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 находился в «2.A.31 Семейство анионообменников (AE)».
Биологический портал 