アンモニア輸送体

アンモニア輸送体（TC# 1.A.11）は、細菌や植物ではAmt タンパク質（アンモニア輸送体） 、酵母ではメチルアンモニウム/アンモニウム透過酵素（MEP）、脊索動物では Rh タンパク質と呼ばれる構造的に関連する膜輸送タンパク質です。ヒトでは、RhAG、RhBG、RhCG のRh タンパク質が溶質キャリアファミリー42を構成し^{[ 2 ]}、RhDとRhCE がRh 血液型システムを形成します。大腸菌のアンモニア輸送タンパク質 AmtB の三次元構造は、X 線結晶構造解析により決定され^{[ 3 ] [ 4 ]} 、疎水性のアンモニアチャネルが明らかになりました^{[ 5 ]}。ヒトの RhCG アンモニア輸送体も同様のアンモニア伝導チャネル構造を持つことがわかっています。^{[ 1 ]}赤血球Rh複合体はRhAG、 RhD、RhCEサブユニットのヘテロ三量体であり、RhDとRhCEはアンモニア輸送RhAGサブユニットを細胞骨格に固定する役割を担っている可能性があると提唱されている。再構成実験に基づくと、精製されたRhCGサブユニットだけでもアンモニアを輸送する機能を発揮できる。 ^{[ 6 ]} RhCGはマウスの腎臓^{[ 7 ]}および精巣上体^{[ 8 ]}による正常な酸排泄に必要である。

大腸菌のアンモニアチャネルの構造[ ^{3 ] [ 4 ]は}、発表当時、あらゆる膜貫通タンパク質の中で最も高解像度の構造であった。この構造は、それぞれ11個の膜貫通セグメント（TMS）から構成され、擬似的な2回対称性を持つサブユニットの三量体を示している^{[ 9 ]} 。各モノマーは疎水性のアンモニア伝導チャネルを含んでいる。

原核生物のアンモニアチャネルタンパク質は、シグナル配列として機能し、成熟タンパク質で切断されるN末端領域を持つが、^{[ 10 ]}アカゲザル糖タンパク質はこれを成熟タンパク質の12番目の膜貫通ヘリックスとして保持する。^{[ 1 ]}

機能的に特徴づけられているこのファミリーのメンバーのほとんどは、アンモニウム取り込みトランスポーターである。^{[ 11 ]}一部のAmtタンパク質はメチルアンモニウムも輸送するが、他のタンパク質は輸送しない。_[ ^{12 ] [ 13 ]植物} 相同体の詳細な系統解析が発表されている。^{[ 14 ]}大腸菌では、_NH3ではなくNH4 ⁺がAmtBの基質である可能性があるが、まだ議論の余地がある。^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} _NH4 ⁺が輸送される場合、K ^+はK ^+とのアンチポートプロセスで対イオンとして機能し、1つのヒスチジンが_NH4 ⁺からプロトンを除去して_NH3を生成する可能性がある。^{[ 15 ]}

X線構造解析により、Amtタンパク質とRhタンパク質の細孔は、長さ約12Åの疎水性部分によって特徴づけられ、大腸菌由来のAmtBの結晶学的研究において電子密度が観察されたことが明らかになった。この電子密度は当初、アンモニウム存在下で結晶を成長させた場合にのみ観察され、アンモニア分子に起因するものと考えられていた。Amt/Rhタンパク質のメカニズムは、NH3分子の単列拡散を伴う可能性がある_。しかし、細孔は水分子で満たされる可能性もある。細孔内腔に水分子が存在する可能性は、Amt/Rhタンパク質が単純なNH3チャネルとして機能するという考えを再評価する必要があることを示している_{。実際、植物アンモニウムトランスポーターとRhタンパク質の機能実験は、 NH3}の受動拡散、 _NH4 ⁺ /H ⁺のアンチポート、 _NH4 ⁺の輸送、または_NH3 /H ⁺の共輸送を含むさまざまな透過メカニズムを示唆している。 Lamoureuxらは、 AmtBトランスポーターの機能研究およびシミュレーション研究に基づいてこれらのメカニズムについて議論している。^{[ 18 ]}

大腸菌では、AmtB遺伝子は窒素制限条件下でのみ発現し、AmtBタンパク質を生成します。これは、PIIタンパク質をコードするGlnK遺伝子と共発現します。このタンパク質も三量体であり、細胞質内に留まります。^{[ 19 ]}これは、Y51でU/U脱ウリジル化基によって共有結合的に修飾されます。加水分解生成物であるアデノシン5'-二リン酸は、AmtBによるブロックのためにGlnKの表面を配向します。細胞外の窒素レベルが上昇すると、過剰なアンモニアが細胞内に入るのを防ぐために、アンモニアチャネルを不活性化する必要があります（細胞内では、アンモニアはグルタミン酸と結合してグルタミンを生成し、ATPを消費して細胞のATP貯蔵量を枯渇させます）。この不活性化は、GlnKタンパク質の脱ウリジル化によって達成され、その後、脱ウリジル化タンパク質はAmtBの細胞質面に結合し、ループをアンモニア伝導孔に挿入します。このループの先端にはアルギニン残基があり、それが立体的にチャネルを塞いでいる。^{[ 20 ]}

RHAG、RHBG、RHCE、RHCG、RHD

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