Loading article…
 ミトコンドリアADP/ATPキャリア | |||||||||||
| 識別子 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| シンボル | ミトカー | ||||||||||
| パファム | PF00153 | ||||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||||
| プロサイト | PDOC00189 | ||||||||||
| SCOP2 | 1okc / スコープ / SUPFAM | ||||||||||
| TCDB | 2.A.29 | ||||||||||
| OPMスーパーファミリー | 21 | ||||||||||
| OPMタンパク質 | 1okc | ||||||||||
| |||||||||||
| MCスーパーファミリー | |
|---|---|
| 識別子 | |
| シンボル | ? |
| インタープロ | 著作権 |
ミトコンドリアキャリアは、ミトコンドリアの膜を越えて分子を輸送する溶質キャリアファミリー25のタンパク質です。[1]ミトコンドリアキャリアは、トランスポーター分類データベースにも分類されています。ミトコンドリアキャリア（MC）スーパーファミリーは、元のミトコンドリアキャリア（MC）ファミリー（TC＃2.A.29）とミトコンドリア内外膜融合（MMF）ファミリー（TC＃1.N.6）の両方を含むように拡張されました。[2]
系統発生
MC ファミリー (SLC25) (TC# 2.A.29) のメンバーは、核にコード化されていますが、真核生物の細胞小器官にのみ存在します。ほとんどはミトコンドリアに存在しますが、一部は動物のペルオキシソーム、嫌気性菌のヒドロゲノソーム、植物の アミロプラストにも存在します。
SLC25はヒト最大の溶質輸送体ファミリーです。ヒトゲノムでは53のメンバーが同定されており、A. thalianaでは58、 S. cerevisiaeでは35のメンバーが同定されています。ヒトSLC25タンパク質の約30％の機能は不明ですが、酵母ホモログのほとんどは機能的に同定されています。[3] [4]機能割り当てについてはTCDBを参照してください 。
関数
多くのMCタンパク質は、ある溶質から別の溶質への交換（対向輸送）を優先的に触媒します。エネルギー伝達に関与するこれらの基質キャリアタンパク質の多くは、ミトコンドリアの内膜やペルオキシソームなどの他の真核生物の細胞小器官に存在し、無機イオン、ヌクレオチド、アミノ酸、ケト酸、補因子の膜を越えた輸送を促進します。[5] [6] [7] [8]このようなタンパク質には以下が含まれます。
- ADP / ATPキャリアタンパク質 ( ADP-ATP トランスロカーゼ、すなわち、TC# 2.A.29.1.2)
- 2-オキソグルタル酸/リンゴ酸キャリアタンパク質（SLC25A11 ; TC# 2.A.29.2.11）[9]
- リン酸キャリアタンパク質（SLC25A3 ; TC# 2.A.29.4.2）
- ミトコンドリアトリカルボキシレート輸送タンパク質（SLC25A1、またはクエン酸輸送タンパク質; TC# 2.A.29.7.2）[9]
- バセドウ病キャリアタンパク質（SLC25A16 ; TC# 2.A.29.12.1）
- 酵母ミトコンドリアタンパク質 MRS3 (TC# 2.A.29.5.1) および MRS4 (TC# 2.A.29.5.2)
- 酵母ミトコンドリアFADキャリアタンパク質（TC# 2.A.29.10.1）
- 他にも多数あります。[10] [11]
代謝物輸送を含むこれらのタンパク質の機能的側面は、Ferdinando Palmieri博士とCiro Leonardo Pierri博士（2010）によってレビューされています。[12] [13] [14]ミトコンドリアキャリアの欠陥によって引き起こされる疾患は、Palmieriら（2008）およびGutiérrez-AguilarとBaines（2013）によってレビューされています。[15] [16]酸化的リン酸化以外のミトコンドリア機能に関与するミトコンドリアキャリア遺伝子の変異は、カルニチン/アシルカルニチンキャリア欠乏症、HHH症候群、アスパラギン酸/グルタミン酸アイソフォーム2欠乏症、アーミッシュ小頭症、および新生児ミオクロニーてんかんの原因となります。これらの疾患は、中間代謝における影響を受けたキャリアの生理学的役割に応じて、特定の代謝機能障害を特徴とします。ミトコンドリアに酸化リン酸化の基質である無機リン酸とADPを供給するミトコンドリアキャリアの欠陥は、エネルギー産生の欠陥を特徴とする疾患の原因となる。[15]トランスポーターの中間部での基質結合とゲーティングに関与する残基が特定され、分析されている。[8]
構造
MCファミリー（ヒトSLC25ファミリー）のパーミアーゼは、6つの膜貫通αヘリックスを有する。タンパク質は、約300残基のかなり均一なサイズである。これらは、2つのスパナをコードする遺伝子要素が6つのスパナをコードする遺伝子要素を生み出すというタンデム遺伝子内三重化によって生じた。[17]この出来事は、ミトコンドリアが真核細胞内で初めて特殊な共生機能を発達させた20億年未満前に起こった可能性がある。[18] MCファミリーのメンバーは機能的および構造的なモノマーであるが、初期の報告では二量体であると示唆されていた。[3] [4]
ほとんどのMCタンパク質は、それぞれ約100アミノ酸残基の長さの3つの繰り返しを示す一次構造を含み、N末端とC末端の両方が膜間空間に面しています。すべてのキャリアは、各繰り返し領域にMCFモチーフと呼ばれる共通配列を含み、1つまたは2つのシグネチャ配列に多少のバリエーションがあります。[1]
同定されているミトコンドリアキャリアファミリーのメンバーの中で、ADPをミトコンドリアに輸入し、合成後にATPをミトコンドリアから細胞質に輸出する役割を担うのは、ADP/ATPキャリア（AAC; TC# 2.A.29.1.1）です。[19] AACは、切断可能なプレシーケンスを欠いて合成される膜貫通タンパク質ですが、代わりに内部ターゲティング情報を含んでいます。[20] AACは、膜に対して傾斜した6つの膜貫通ヘリックスを持つバスケット型の構造で、そのうち3つはプロリル残基の存在により「ねじれ」ています。[1]
輸送機構に重要な残基は対称的である可能性が高いが、基質結合に関与する残基は基質の非対称性を反映して非対称となる。配列反復における残基の対称性をスコアリングすることにより、Robinson ら (2008) は輸送に重要な基質結合部位と塩橋ネットワークを特定した。対称性解析は残基の役割の評価を提供し、未解析のトランスポーターの基質の化学的同一性に関する手がかりを提供する。[21]
ミトコンドリアの ADP/ATP キャリアには 2 つの異なる状態の構造があります。 1つは、カルボキシアトラクチロシドによって阻害される細胞質状態で、この状態では、基質結合部位は細胞質と合流する膜間腔にアクセス可能であり、すなわち、ウシのミトコンドリアADP/ATPキャリアPDB : 1OKC / PDB : 2C3E 、[22] [23]酵母のADP/ATPキャリアAac2p PDB : 4C9G / PDB : 4C9H 、[24]酵母のADP/ATPキャリアAac3p PDB : 4C9J / PDB : 4C9Q 、[24]です。もう1つは、ボンクレキン酸 によって阻害されるマトリックス状態で、この状態では、基質結合部位はミトコンドリアマトリックスにアクセス可能であり、すなわち、真菌のミトコンドリアADP/ATPキャリアPDB : 6GCIです。[25]さらに、カルシウム結合状態のミトコンドリアATP-Mg/Piキャリアのカルシウム調節ドメインの構造PDB : 4ZCU / PDB : 4N5X [ 26] [27]と、異なる調節状態のミトコンドリアアスパラギン酸/グルタミン酸キャリアの構造PDB : 4P5X / PDB : 4P60 / PDB : 4P5Wがあります。[28]
基質
ミトコンドリア輸送体は、ミトコンドリア内膜を介してアミノ酸、ケト酸、ヌクレオチド、無機イオン、補因子を輸送する。輸送体は、3倍の擬似対称性を持つ6つの膜貫通αヘリックスで構成されている。[29]
MCファミリーメンバーの輸送された基質は空洞の底に結合し、転座により「ピット」構造から「チャネル」構造への一時的な遷移が生じる可能性がある。[30] AACの阻害剤であるカルボキシアトラクチロシドは、おそらくADPが結合する場所、つまり外表面のピットに結合し、輸送サイクルをブロックする。別の阻害剤であるボンクレキン酸は、ピットがマトリックスに面した2番目の構造を安定化させると考えられている。この構造では、阻害剤はATP結合部位に結合する可能性がある。TMSの残基の機能的および構造的役割が提案されている。[31] [32]キャリアのミトコンドリアキャリアシグネチャPx[D/E]xx[K/R]は、おそらくこれらのタンパク質の生合成と輸送活性の両方に関与している。[33]ミミウイルスゲノムで相同体が特定されており、dATPとdTTPのトランスポーターであることが示された。[34]
輸送される化合物の例には以下のものがあります。
- クエン酸– SLC25A1
- オルニチン– SLC25A2、SLC25A15
- リン酸– SLC25A3、SLC25A23、SLC25A24、SLC25A25
- アデニンヌクレオチド– SLC25A4、SLC25A5、SLC25A6、SLC25A31
- ジカルボキシレート– SLC25A10
- オキソグルタル酸– SLC25A11
- グルタミン酸– SLC25A22
例
このドメインを含むヒトタンパク質には以下のものがあります。
- HDMCP、、MCART1、MCART2、MCART6、MTCH1、MTCH2
- UCP1、UCP2、UCP3
- SLC25A1、SLC25A3、SLC25A4、SLC25A5、SLC25A6、SLC25A10、SLC25A11、SLC25A12、SLC25A13、SLC25A14、SLC25A16、SLC25A17、SLC25A18、SLC25A19、SLC25A21、SLC25A22、SLC25A23、SLC25A24、SLC25A25、SLC25A26 、SLC25A27、SLC25A28、SLC25A29、SLC25A30、SLC25A31、SLC25A32、 SLC25A33、SLC25A34、 SLC25A35、SLC25A36、SLC25A37 、 SLC25A38、SLC25A39 、 SLC25A40、SLC25A41、SLC25A42、SLC25A43、SLC25A44、SLC25A45、SLC25A46、SLC25A48
酵母 Ugo1 は MMF ファミリーの一例ですが、このタンパク質にはヒトの相同遺伝子が存在しません。
参考文献
- ^ abc Nury, H.; Dahout-Gonzalez, C.; Trézéguet, V.; Lauquin, GJM; Brandolin, G.; Pebay-Peyroula, E. (2006). 「ミトコンドリア ADP/ATP キャリアの構造と機能の関係」Annu. Rev. Biochem . 75 : 713–41. doi :10.1146/annurev.biochem.75.103004.142747. PMID 16756509.
- ^ Kuan J, Saier MH (1993年10月). 「ミトコンドリアキャリアファミリーの拡大」.微生物学研究. 144 (8): 671–2. doi : 10.1016/0923-2508(93)90073-B . PMID 8140286.
- ^ ab Bamber L、Harding M、Monné M、Slotboom DJ、Kunji ER (2007 年 6 月)。「酵母ミトコンドリア ADP/ATP キャリアはミトコンドリア膜内でモノマーとして機能する」。米国 科学アカデミー紀要。104 ( 26): 10830–4。Bibcode :2007PNAS..10410830B。doi : 10.1073 / pnas.0703969104。PMC 1891095。PMID 17566106。
- ^ ab Bamber L、Harding M 、 Butler PJ、Kunji ER (2006 年 10 月)。「酵母ミトコンドリア ADP/ATP キャリアは洗剤中で単量体である」。米国科学アカデミー紀要。103 (44): 16224–9。Bibcode : 2006PNAS..10316224B。doi : 10.1073 / pnas.0607640103。PMC 1618811。PMID 17056710。
- ^ Klingenberg M (1990年3月). 「褐色脂肪組織の脱共役タンパク質のメカニズムと進化」. Trends in Biochemical Sciences . 15 (3): 108–12. doi :10.1016/0968-0004(90)90194-G. PMID 2158156.
- ^ Nelson DR、Lawson JE、 Klingenberg M、Douglas MG (1993 年 4 月)。「酵母ミトコンドリア ADP/ATP トランスロケータの部位特異的変異誘発。6 つのアルギニンと 1 つのリジンが必須」。Journal of Molecular Biology。230 ( 4): 1159–70。doi : 10.1006 /jmbi.1993.1233。PMID 8487299 。
- ^ Jank B、Habermann B、Schweyen RJ、Link TA (1993 年 11 月)。「ミトコンドリア溶質キャリアタンパク質のペルオキシソーム相同体である PMP47」。生化学科学の動向。18 (11): 427–8。doi : 10.1016 /0968-0004(93)90141-9。PMID 8291088 。
- ^ ab Monné M, Palmieri F, Kunji ER (2013年3月). 「ミトコンドリアキャリアの基質特異性：突然変異誘発の再考」.分子膜生物学. 30 (2): 149–59. doi :10.3109/09687688.2012.737936. hdl : 11563/45833 . PMID 23121155. S2CID 1837739.
- ^ ab Dolce V, Cappello AR, Capobianco L (2014年7月). 「ミトコンドリアトリカルボキシレートおよびジカルボキシレート-トリカルボキシレートキャリア：動物から植物へ」. IUBMB Life . 66 (7): 462–71. doi : 10.1002/iub.1290 . PMID 25045044. S2CID 21307218.
- ^ Palmieri F (1994年6月). 「ミトコンドリアキャリアタンパク質」. FEBS Letters . 346 (1): 48–54. doi : 10.1016/0014-5793(94)00329-7 . PMID 8206158. S2CID 35726914.
- ^ Walker JE (1992). 「ミトコンドリアトランスポーターファミリー」. Curr. Opin. Struct. Biol . 2 (4): 519–526. doi :10.1016/0959-440X(92)90081-H.
- ^ Palmieri F (2004 年 2 月). 「ミトコンドリアトランスポーターファミリー (SLC25): 生理学的および病理学的影響」. Pflügers Archiv . 447 (5): 689–709. doi :10.1007/s00424-003-1099-7. PMID 14598172. S2CID 25304722.
- ^ Palmieri F, Rieder B, Ventrella A, Blanco E, Do PT, Nunes-Nesi A, Trauth AU, Fiermonte G, Tjaden J, Agrimi G, Kirchberger S, Paradies E, Fernie AR, Neuhaus HE (2009 年 11 月). 「Arabidopsis thaliana のミトコンドリアおよび葉緑体 NAD+ キャリアタンパク質の分子同定と機能特性」. The Journal of Biological Chemistry . 284 (45): 31249–59. doi : 10.1074/jbc.M109.041830 . PMC 2781523. PMID 19745225 .
- ^ Palmieri F, Pierri CL (2010-01-01). 「ミトコンドリア代謝物輸送」.生化学エッセイ. 47 : 37–52. doi :10.1042/bse0470037. PMID 20533899.
- ^ ab Palmieri F (2008-08-01). 「ミトコンドリアキャリアの欠陥によって 引き起こされる疾患：レビュー」。Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics。1777 (7–8): 564–78。doi : 10.1016/ j.bbabio.2008.03.008。PMID 18406340。
- ^ Gutiérrez-Aguilar M、Baines CP (2013 年 9 月)。「ミトコンドリア SLC25 キャリアの生理学的および病理学的役割」。The Biochemical Journal。454 ( 3 ) : 371–86。doi : 10.1042 /BJ20121753。PMC 3806213。PMID 23988125。
- ^ Palmieri F (2013-06-01). 「ミトコンドリアトランスポーターファミリー SLC25: 同定、特性、生理病理学」. Molecular Aspects of Medicine . 34 (2–3): 465–84. doi :10.1016/j.mam.2012.05.005. PMID 23266187.
- ^ Kuan J, Saier MH (1993-01-01). 「ミトコンドリアキャリアファミリーの輸送タンパク質：構造、機能、進化の関係」。生化学と分子生物学の批評的レビュー。28 (3): 209–33。doi : 10.3109 /10409239309086795。PMID 8325039 。
- ^ Kunji、エドマンド RS;アレクサンドロワ、アントニヤ。キング、マーティン・S.マジド、ホマ。アシュトン、ヴァレリー L.セルソン、エリザベス。ロジャー・スプリングジェット。キバルチェンコ、ミハイル。タヴラリ、ソティリア (2016)。 「ミトコンドリアADP/ATPキャリアの輸送機構」(PDF)。Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - 分子細胞研究。1863年(10): 2379–2393。土井：10.1016/j.bbamcr.2016.03.015。ISSN 0006-3002。PMID 27001633。
- ^ Ryan MT、Müller H、Pfanner N (1999 年7 月)。「ミトコンドリア外膜を介した ADP/ATP キャリア転座の機能的段階」。The Journal of Biological Chemistry。274 ( 29): 20619–27。doi : 10.1074 / jbc.274.29.20619。PMID 10400693。
- ^ Robinson AJ、Overy C、Kunji ER (2008 年11 月)。「対称性の分析に基づくミトコンドリアキャリアによる輸送のメカニズム」。米国 科学アカデミー紀要。105 (46): 17766–71。Bibcode :2008PNAS..10517766R。doi : 10.1073 / pnas.0809580105。PMC 2582046。PMID 19001266。
- ^ ペバイ＝ペイルーラ、エヴァ;ダハウト・ゴンザレス、セシル。カーン、リチャード。トレゼゲ、ヴェロニク。ローキン、ガイ・J.-M.ブランドリン、ジェラール (2003)。 「カルボキシアトラチロシドと複合体を形成したミトコンドリア ADP/ATP キャリアの構造」。自然。426 (6962): 39–44。Bibcode :2003Natur.426...39P。土井：10.1038/nature02056. ISSN 1476-4687。PMID 14603310。S2CID 4338748 。
- ^ Nury, H.; Dahout-Gonzalez, C.; Trézéguet, V.; Lauquin, G.; Brandolin, G.; Pebay-Peyroula, E. (2005). 「ミトコンドリアADP/ATPキャリアモノマー間の脂質媒介相互作用の構造的基礎」. FEBS Letters . 579 (27): 6031–6036. doi : 10.1016/j.febslet.2005.09.061 . ISSN 0014-5793. PMID 16226253. S2CID 30874107.
- ^ ab Ruprecht, Jonathan J.; Hellawell, Alex M.; Harding, Marilyn; Crichton, Paul G.; McCoy, Airlie J.; Kunji, Edmund RS (2014). 「酵母ミトコンドリアADP/ATPキャリアの構造はドメインベースの交互アクセス輸送機構をサポートする」。米国 科学アカデミー紀要。111 ( 4): E426–434。Bibcode : 2014PNAS..111E.426R。doi : 10.1073 / pnas.1320692111。ISSN 1091-6490。PMC 3910652。PMID 24474793。
- ^ ルプレヒト、ジョナサン J.;キング、マーティン・S.ゾッグ、トーマス。アレクサンドロワ、アントニヤ A.すみません、エルスさん。クライトン、ポール G.ヤン・ステヤート。くんじ、エドマンド RS (2019)。 「ミトコンドリアADP/ATPキャリアによる輸送の分子機構」。セル。176 (3): 435–447.e15。土井：10.1016/j.cell.2018.11.025。ISSN 1097-4172。PMC 6349463。PMID 30611538。
- ^ Harborne, Steven PD; Ruprecht, Jonathan J.; Kunji, Edmund RS (2015). 「ヒトミトコンドリアATP-Mg/Piキャリアの調節ドメインにおけるカルシウム誘導性構造変化」Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics . 1847 (10): 1245–1253. doi :10.1016/j.bbabio.2015.07.002. ISSN 0006-3002. PMC 4562336 . PMID 26164100.
- ^ Yang, Qin; Brüschweiler, Sven; Chou, James J. (2014). 「ミトコンドリアSCaMCキャリアの自己隔離カルモジュリン様Ca²⁺センサーとCa²⁺依存性ATP-Mg/P(i)輸送への影響」. Structure . 22 (2): 209–217. doi :10.1016/j.str.2013.10.018. ISSN 1878-4186. PMC 3946054. PMID 24332718 .
- ^ Thangaratnarajah, Chancievan; Ruprecht, Jonathan J.; Kunji, Edmund RS (2014). 「カルシウム誘導性ヒトミトコンドリアアスパラギン酸/グルタミン酸キャリアの調節ドメインの構造変化」Nature Communications . 5 :5491. Bibcode :2014NatCo...5.5491T. doi :10.1038/ncomms6491. ISSN 2041-1723. PMC 4250520. PMID 25410934 .
- ^ Kunji ER、 Robinson AJ (2010 年 8 月)。「ミトコンドリアキャリアの輸送サイクルにおけるプロトンと基質の転座の結合」。Current Opinion in Structural Biology 20 ( 4): 440–7。doi :10.1016/j.sbi.2010.06.004。PMID 20598524。S2CID 20100085 。
- ^ Kunji ER、Robinson AJ (2006-10-01)。「ミトコンドリアキャリアの保存された基質結合部位」。Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics。1757 ( 9–10): 1237–48。doi : 10.1016 /j.bbabio.2006.03.021。PMID 16759636。
- ^ カペッロ AR、クルシオ R、ヴァレリア ミニエロ D、スティパニ I、ロビンソン AJ、クンジ ER、パルミエリ F (2006 年 10 月)。 「ウシミトコンドリアのオキソグルタル酸キャリアの偶数の膜貫通αヘリックスにおけるアミノ酸残基の機能的および構造的役割」。分子生物学ジャーナル。363 (1): 51–62。土井：10.1016/j.jmb.2006.08.041。PMID 16962611。
- ^ カペッロ AR、ミニエロ DV、クルシオ R、ルドヴィコ A、ダダボ L、スティパニ I、ロビンソン AJ、クンジ ER、パルミエリ F (2007 年 6 月)。 「ウシミトコンドリアのオキソグルタル酸キャリアの奇数の膜貫通アルファヘリックスにおけるアミノ酸残基の機能的および構造的役割」。分子生物学ジャーナル。369 (2): 400-12。土井：10.1016/j.jmb.2007.03.048。PMID 17442340。
- ^ Zara V、Ferramosca A、Capobianco L、Baltz KM、Randel O、Rassow J、Palmiri F、Papatheodorou P (2007 年 12 月)。「酵母ジカルボキシレート キャリアの生合成: キャリア シグネチャがミトコンドリア外膜を横切る転座を促進する」。Journal of Cell Science。120 ( Pt 23): 4099–106。doi : 10.1242/ jcs.018929。PMID 18032784。
- ^ Monné M、Robinson AJ、 Boes C、 Harbour ME、Fearnley IM、Kunji ER (2007 年 4 月)。「ミミウイルスゲノムは、dATP と dTTP を輸送するミトコンドリアキャリアをコード化します」。Journal of Virology。81 ( 7 ): 3181–6。doi :10.1128/JVI.02386-06。PMC 1866048。PMID 17229695 。
外部リンク
- 良好な交換率を得る - ミトコンドリアの ADP-ATP キャリア PDBe の記事
- トランスポーター分類データベース - ミトコンドリアキャリアスーパーファミリー
