ナトリウム-溶質共輸送体

ナトリウム:溶質共輸送体ファミリー
腸炎ビブリオ由来のガラクトースと結合したナトリウム/糖共輸送体の構造。[1]
識別子
シンボル	スイス連邦
パム	PF00474
インタープロ	著作権
プロサイト	PDOC00429
TCDB	2.A.21
OPMスーパーファミリー	64
OPMタンパク質	3dh4
医療機器	cd10322
利用可能なタンパク質構造: パム   構造 / ECOD   ＰＤＢ RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBサム 構造の概要 ＰＤＢ 3dh4

溶質:ナトリウム共輸送体(SSS)ファミリー(TC# 2.A.21)のメンバーは、溶質:Na ⁺共輸送を触媒します。SSSファミリーはAPCスーパーファミリー内にあります。^[2]輸送される溶質は、システムに応じて、糖、アミノ酸、コリンなどの有機カチオン、ヌクレオシド、イノシトール、ビタミン、尿素、または陰イオンです。SSSファミリーのメンバーは、細菌、古細菌、真核生物で特定されています。機能的によく特徴付けられているメンバーのほぼすべては、通常、Na ⁺共輸送を介して溶質の取り込みを触媒します。

ナトリウム/基質共輸送（または共輸送）は、原核細胞および真核細胞の細胞質膜を介した溶質輸送の一般的なメカニズムです。内向きの電気化学的ナトリウム勾配に蓄えられたエネルギー、ナトリウム駆動力（SMF）は、濃度勾配に逆らって溶質を蓄積させるために使用されます。SMFは、一次ナトリウムポンプ（ナトリウム/カリウムATPase、ナトリウム転座呼吸鎖複合体など）によって、またはナトリウム/プロトンアンチポーターの作用によって生成されます。ナトリウム/基質トランスポーターは、配列の類似性に基づいて異なるファミリーに分類されます。^{[3] [4]}

ヒト胎盤マルチビタミン共輸送体は、2 つの Na ⁺とともに陰イオン性ビタミンを輸送する。ウサギ Na ⁺ :D-グルコース共輸送体 SGLT1 では、グルコース輸送経路にはおそらく TMS 10-13 が関与し、阻害剤であるフロリジンの結合部位にはループ 13 (残基 604-610) が関与している。N 末端ドメインでの陽イオン結合は、輸送関連の構造変化を引き起こす可能性がある。溶質:ナトリウム共輸送体の最初の膜貫通セグメントにある保存されたチロシンは、Na ⁺結合基質共輸送に関与している。^{[5] LeuT 様フォールド共輸送体の Na +}結合部位の機構的側面については詳細に議論されている。^{[6] [7]}

ヒトホモログ（hSGLT1）では、H ^{+ は}Na ^{+ を}置き換えることができるが、グルコースに対する見かけの親和性は 0.3 mM から 6 mM に 20 倍減少する。H ^{+に対する見かけの親和性は 6 μM で、Na +} （6 mM）よりも 1000 倍高い。輸送化学量論は、グルコース 1 個に対して Na ⁺または H ⁺ 2 個である。Asp204 がグルタミン酸に置き換えられた場合（D204E）、見かけの Na ⁺親和性は変化せずにH ⁺に対する見かけの親和性が 20 倍以上増加する。D204N または D204C 変異は、 Na ⁺電流よりも 10 倍大きいフロリジン感受性 H ⁺電流を促進し、グルコース:H ⁺化学量論は 1:145 にもなる。したがって、変異システムはグルコース依存性 H ⁺チャネルとして動作する。^[8]

SSS のタンパク質のサイズは、約 400 残基から約 700 残基まで様々で、おそらく 13 から 15 個の推定膜貫通ヘリカル スパナー (TMS) を持っています。これらは通常 13 個の TMS のコアを共有していますが、ファミリーのメンバーによって TMS の数は異なります。E . coliのプロリン:Na ⁺共輸送体 PutP では、ペリプラズム N 末端と細胞質 C 末端を持つ 13 TMS トポロジーが実験的に決定されています。^[9] PutP の基質と Na ⁺結合に重要な残基は、TMS 2、7、9 と隣接ループにあります。^[10]腸炎ビブリオSglT キャリアでは、ペリプラズム N 末端と C 末端を持つ 14 TMS トポロジーが確立されています。 SglT は糖:Na を 1:1 の化学量論で輸送します。しかし、Rhizobium leguminosarum^{の MctP は Na +}への依存性が実証されず、10 μM C​​CPによって取り込みが強く阻害されたため、H ⁺共輸送機構を介してモノカルボキシレートを取り込む可能性があります。

Faham et al., (2008) は、溶質:ナトリウム共輸送体 (SSS) ファミリーのメンバーである腸炎ビブリオナトリウム:ガラクトース共輸送体 vSGLT ( 2XQ2 ​, 3DH4 ​) の結晶構造を報告しました。約 3.0 オングストロームの構造には、5 つの TM ヘリックス (TM2 から TM6 および TM7 から TM11) の逆方向反復からなるコア構造を持つ、内向きの立体配座で 14 個の膜貫通 α ヘリックスが含まれています。ガラクトースはコアの中心に結合しており、疎水性残基によって外部の溶液から遮断されています。コアの構造は、NSS ファミリーのロイシントランスポーター (LeuT) (TC# 2.A.22.4.2) の構造に似ています。 LeuT構造に基づく外向き立体配座のモデル化と生体物理学的データを組み合わせることで、能動輸送のための構造再配置についての知見が得られました。^[11]

一部の細菌センサーキナーゼ（例：2.A.21.9.1）は、C末端キナーゼドメインを制御するN末端の12 TMSセンサードメインを持っています。後者は、NtrBや他のセンサーキナーゼのキナーゼドメインと相同です。^[12] N末端センサードメインはSSSのメンバーと相同ですが、遠縁です。最も近い相同体は、大腸菌のPutP（2.A.21.2.1）と大腸菌のPanF （2.A.21.1.1）です。相同な制御ドメインは、アグロバクテリウム、メソリゾビウム、シノリゾビウム、コレラ菌、バチルス種に見られます。これらのドメインがセンサーとして機能することは明らかですが、感知した小分子を輸送するかどうかはわかっていません。

このファミリーのメンバーによって通常触媒される一般的な輸送反応は以下の通りである: ^[7]

溶質（out）+ nNa +   （out）→ 溶質（in）+ nNa +   （in）。

ナトリウム/基質輸送の秩序だった結合モデルは、ナトリウムが最初に空のトランスポーターに結合し、それによって構造変化を引き起こし、トランスポーターの溶質に対する親和性を高めることを示唆している。三元複合体の形成は、ナトリウムと基質を膜の他の部位に露出させる別の構造変化を引き起こします。基質とナトリウムは放出され、空のトランスポーターは膜内で再配向し、サイクルが再び開始されます。^[10]

SSS ファミリーに属するタンパク質は、トランスポーター分類データベースで見つけることができます。

• ナトリウム/パントテン酸共輸送体InterPro :  IPR011849
• ナトリウム/プロリン共輸送体InterPro :  IPR011851
• カチオン/酢酸共輸送体 ActP InterPro :  IPR014083

AIT; SLC5A1 ; SLC5A10; SLC5A11; SLC5A12 ; SLC5A2 ; SLC5A3 ; SLC5A4 ; SLC5A5 ; SLC5A6 ; SLC5A7 ; SLC5A8 ; SLC5A9

• APC スーパーファミリー
• トランスポーター分類データベース
• 結晶構造:
  • vSGLTのK294A変異体の構造（2010）：PDB： 2XQ2
  • 腸炎ビブリオ由来のガラクトース結合型ナトリウム/糖共輸送体の結晶構造 (2008): PDB : 3DH4