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| BCCTファミリートランスポーター | |||||||||
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 Cornyebacterium glutamicum由来のBetP (ベタイントランスポーター) 。PDB 3p03 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | BCCT | ||||||||
| パム | PF02028 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| TCDB | 2.A.15 | ||||||||
| OPMスーパーファミリー | 64 | ||||||||
| OPMタンパク質 | 4アイン | ||||||||
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ベタイン/カルニチン/コリントランスポーター（BCCT）ファミリータンパク質は、グラム陰性およびグラム陽性細菌と古細菌に見られます。BCCTファミリーは、二次トランスポーターの大きなグループであるAPCスーパーファミリーのメンバーです。それらの共通の機能的特徴は、すべてが第四級アンモニウム基[RN（CH 3）3 ]を持つ分子を輸送することです。BCCTファミリータンパク質は、481から706のアミノアシル残基の長さが異なり、12の推定膜貫通αヘリックススパナー（TMS）を持っています。X線構造は2つの5 TMSリピートを示し、合計TMSは10です。これらのポーターは、双方向ユニポートを触媒するか、それぞれpmf駆動またはsmf駆動のプロトンまたはナトリウムイオンシンポート、または基質：基質アンチポートによってエネルギーを供給されます。これらのパーミアーゼの中には、ポリペプチド鎖に固有の浸透圧感覚および浸透圧調節特性を示すものがある。[1]
構造
プロテウス・ミラビリス（PmCaiT）（4M8J ）と大腸菌（EcCaiT）（3HFX ）由来のナトリウム非依存性カルニチン/ブチロベタインアンチポーターCaiTの構造が決定された。[2]
BCCT ファミリーのほとんどのメンバーは Na +または H +依存性ですが、EcCaiT は Na +および H +非依存性の基質:生成物アンチポーターです。CaiT の 3 次元構造は Na +依存性トランスポーター LeuT および BetP のものと似ていますが、CaiT ではメチオニン硫黄が Na +の代わりに基質を中央輸送部位に調整し、Na +非依存性の原因となっています。両方の CaiT 構造 ( SWSW 、4M8J ) は完全に開いた内向きの立体配座を示し、交互アクセス機構を説明する機能状態のセットを完了します。EcCaiT ( SWSX 、3HFX ) には 2 つの結合したブチロベタイン基質分子が含まれており、1 つは中央輸送部位に、もう 1 つは細胞外結合ポケットにあります。PmCaiT の構造では、トリプトファン側鎖が輸送部位を占有し、細胞外部位へのアクセスがブロックされています。プロテオリポソームに再構成された CaiT への両方の基質の結合は協調的で、ヒル係数は最大 1.7 であり、細胞外部位が調節的であることを示しています。Schulze ら (2010) は、占有された調節部位が輸送部位の結合親和性を高め、基質の転座を開始するメカニズムを提唱しました。[2]グリシンベタイントランスポーターは、中央領域に 4 つのトリプトファンを含む保存領域を含むことがわかっています。[3]
関数
ほとんどの二次活性トランスポーターは電気化学的イオン勾配を使用して基質を輸送しますが、カルニチントランスポーター（CaiT）はイオン非依存性のL-カルニチン/γ-ブチロベタイン対向輸送体です。大腸菌とプロテウス・ミラビリス由来のCaiTの結晶構造は、アミノ酸/Na +共輸送体であるLeuTのものと類似した、反転した5回膜貫通ヘリックス反復を明らかにしました。Kalayilら（2013）は、アルギニン262（R262）の変異により、CaiTがNa +依存性になり、膜電位の存在下で輸送活性が上昇することを示しました。これは基質/Na +共輸送と一致しています。R262は、部分的にほどけたTM1'ヘリックスを安定化することで基質結合にも役割を果たします。[4]
P. mirabilis由来の CaiT を、外向きに開いた状態と閉じた状態で、関連する共輸送体 BetP の対応する構造に基づいてモデル化すると、埋め込まれた R262 側鎖の交互配向が明らかになり、これは Na +結合基質共輸送体におけるナトリウムの結合と解離を模倣している。同様のメカニズムが、正に帯電したアミノ酸が共輸送体陽イオンを置換する他の Na + /H +非依存性輸送体でも機能している可能性がある。CaiT の R262 側鎖の振動は、正電荷が外向きに開いた構造と内向きに開いた構造の間の変化をどのように引き起こすかを示している。[4]
輸送反応
BCCTファミリーのメンバーによって触媒される一般的な輸送反応は以下の通りである: [1]
- 基質（出力）+ nH +（出力）→ 基質（入力）+ nH +（入力）
- 基質（出力）+ Na +（出力）→ 基質（入力）+ Na +（入力）
- 基板-1 (出力) + 基板-2 (入力) → 基板-1 (入力) + 基板-2 (出力)
- 基板（出力）⇌ 基板（入力）
- 基質 = 第四級アミン
その他のベタイントランスポーター
- 哺乳類のベタイントランスポーター：ナトリウムおよび塩素依存性ベタイントランスポーター
参照
参考文献
- ^ ab Saier, MH Jr. 「2.A.15 ベタイン/カルニチン/コリントランスポーター（BCCT）ファミリー」。トランスポーター分類データベース。Saier Lab バイオインフォマティクス グループ。
- ^ ab シュルツ、S;ケスター、S;ゲルドマッハー、U;テルウィッシャ・ファン・シェルティンガ、AC。キュールブラント、W (2010 年 9 月 9 日)。 「CaiT における Na(+) 非依存性および協調的な基質/生成物対港の構造基盤」(PDF)。自然。467 (7312): 233–6。Bibcode :2010Natur.467..233S。土井：10.1038/nature09310. PMID 20829798。S2CID 4341977 。
- ^ Kempf B, Bremer E, Kappes RM (1996). 「バチルス・サブチリスでは浸透圧保護剤グリシンベタインの3つの輸送システムが機能している：OpuDの特徴」J. Bacteriol . 178 (17): 5071–5079. doi :10.1128/jb.178.17.5071-5079.1996. PMC 178300. PMID 8752321 .
- ^ ab Kalayil, S; Schulze, S; Kühlbrandt, W (2013年10月22日). 「アルギニン振動が基質/生成物アンチポーターCaiTにおけるNa+非依存性を説明する」Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 110 (43): 17296–301. Bibcode :2013PNAS..11017296K. doi : 10.1073/pnas.1309071110 . PMC 3808595 . PMID 24101465.
