Los transportadores de amoniaco ( TC # 1.A.11 ) son proteínas transportadoras de membrana estructuralmente relacionadas llamadas proteínas Amt (transportadores de amoniaco) en bacterias y plantas , permeasas de metilamonio / amonio (MEP) en levaduras o proteínas Rhesus (Rh) en cordados . En los seres humanos, las proteínas RhAG , RhBG y RhCG Rhesus constituyen la familia de transportadores de solutos 42 [2], mientras que RhD y RhCE forman el sistema de grupos sanguíneos Rh . La estructura tridimensional de la proteína de transporte de amoníaco AmtB deEscherichia coli ha sido determinada por cristalografía de rayos X [3] [4] revelando uncanal de amoniaco hidrofóbico. [5] Se descubrió que el transportador de amoníaco RhCG humano tiene una estructura de canal conductora de amoníaco similar. [1] Se propuso [ cita requerida ] que elcomplejo Rh de eritrocitos es un heterotrímero de las subunidades RhAG, RhD y RhCE en las que RhD y RhCE podrían desempeñar un papel en el anclaje de la subunidad RhAG conductora de amoníaco al citoesqueleto. Según los experimentos de reconstitución, las subunidades de RhCG purificadas por sí solas pueden funcionar para transportar amoníaco. [6] Se requiere RhCG para la excreción normal de ácido por el riñón del ratón [7] y el epidídimo . [8]
Transportador de amoniaco | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | AmtB | |||||||
Pfam | PF00909 | |||||||
InterPro | IPR001905 | |||||||
TCDB | 1.A.11 | |||||||
Superfamilia OPM | 13 | |||||||
Proteína OPM | 2ns1 | |||||||
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Estructura
La estructura del canal de amoniaco de E. coli , [3] [4] era, en el momento de su publicación, la estructura de mayor resolución de cualquier proteína integral de membrana. Muestra un trímero de subunidades, cada una compuesta por 11 segmentos transmembrana (TMS) y que contienen una pseudo simetría doble. [9] Cada monómero contiene un canal conductor de amoníaco hidrófobo.
Mientras que las proteínas procariotas del canal de amoniaco tienen una región N-terminal que actúa como una secuencia señal y se escinde en la proteína madura, [10] las glicoproteínas Rhesus retienen esto como una 12ª hélice transmembrana en la proteína madura. [1]
Especificidad del sustrato
La mayoría de los miembros funcionalmente caracterizados de la familia son transportadores de absorción de amonio. [11] Algunas proteínas Amt, pero no otras, también transportan metilamonio. [12] [13] Se han publicado análisis filogenéticos detallados de homólogos de plantas. [14] En E. coli , NH 4 + , en lugar de NH 3 , puede ser el sustrato de AmtB, pero aún existe controversia. [15] [16] [17] Si se transporta NH 4 + , K + posiblemente sirve como contraión en un proceso anti-puerto con K + , y esa histidina elimina un protón de NH 4 + para producir NH 3 . [15]
Reacción de transporte
Se sugiere que la reacción de transporte generalizada catalizada por miembros de la familia Amt sea:
- NH 4 + (salida) ⇌ NH 4 + (entrada)
Mecanismo
Las estructuras de rayos X han revelado que el poro de las proteínas Amt y Rh se caracteriza por una porción hidrófoba de aproximadamente 12 Å de longitud, en la que se observó densidad electrónica en el estudio cristalográfico de AmtB de Escherichia coli . Esta densidad electrónica inicialmente solo se observó cuando los cristales se cultivaron en presencia de amonio y, por lo tanto, se atribuyó a moléculas de amoníaco. El mecanismo de la proteína Amt / Rh podría implicar la difusión de una sola fila de moléculas de NH 3 . Sin embargo, el poro también podría estar lleno de moléculas de agua. La posible presencia de moléculas de agua en la luz de los poros requiere una reevaluación de la noción de que las proteínas Amt / Rh funcionan como canales simples de NH 3 . De hecho, los experimentos funcionales en los transportadores de amonio de las plantas y las proteínas Rh sugieren una variedad de mecanismos de permeación que incluyen la difusión pasiva de NH 3 , el anti-puerto de NH 4 + / H + , el transporte de NH 4 + o el cotransporte de NH 3 / H + . Lamoureux y col. discutir estos mecanismos a la luz de estudios funcionales y de simulación en el transportador AmtB. [18]
Regulación
En E. coli, el gen AmtB se expresa solo bajo niveles limitantes de nitrógeno para producir la proteína AmtB. Se coexpresa con el gen GlnK que codifica una proteína PII . Esta proteína también es trimérica y permanece en el citoplasma. [19] Es modificado covalentemente por un grupo desuridilado U / U en Y51. El producto hidrolizado, adenosina 5'-difosfato, orienta la superficie de GlnK para el bloqueo de AmtB. Cuando los niveles de nitrógeno fuera de la célula aumentan, el canal de amoníaco debe desactivarse para evitar que el amoníaco entre en exceso a la célula (donde el amoníaco se combinaría con glutamato para producir glutamina, utilizando ATP y, por lo tanto, agotando las reservas de ATP de la célula). Esta desactivación se logra mediante la desuridilación de la proteína GlnK que luego se une a la cara citoplásmica de AmtB e inserta un bucle en el poro conductor de amoníaco. En la punta de este bucle hay un residuo de arginina que bloquea estéricamente el canal. [20]
RHAG , RHBG , RHCE , RHCG RHD
Referencias
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