Los facilitadores de la difusión de cationes (CDF) son proteínas transmembrana que brindan tolerancia a las células a iones metálicos divalentes , como cadmio, zinc y cobalto . Estas proteínas son considerados como flujo de salida de las bombas que eliminar estos metales divalentes iones de células . [1] [2] Sin embargo, algunos miembros de la superfamilia CDF están implicados en la captación de iones. [3] Todos los miembros de la familia CDF poseen seis llaves transmembrana putativas con mayor conservación en las cuatro llaves N-terminales. [4] La superfamilia del Facilitador de difusión de cationes (CDF) incluye las siguientes familias: [4][5]
- 1.A.52 - El Ca 2+ Ca activado-Release 2 + (CRAC) Canal (CRAC-C) de la familia
- 2.A.4 - La familia de facilitadores de difusión catiónica (CDF)
- 2.A.19 - La familia Ca 2+ : Cation Antiporter (CaCA)
- 2.A.103 - Familia de exportadores de precursores bacterianos de mureína (MPE)
Flujo_catiónico | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | Flujo_catiónico | |||||||
Pfam | PF01545 | |||||||
Clan pfam | CL0184 | |||||||
InterPro | IPR002524 | |||||||
TCDB | 2.A.4 | |||||||
Superfamilia OPM | 183 | |||||||
Proteína OPM | 3h90 | |||||||
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La familia de facilitadores de difusión catiónica (CDF)
La familia CDF (TC # 2.A.4 ) es una familia ubicua, cuyos miembros se encuentran en bacterias, arqueas y eucariotas. [4] Transportan iones de metales pesados, como iones de cadmio , zinc , cobalto , níquel , cobre y mercurio. Hay 9 parálogos de mamíferos, ZnT1 - 8 y 10. [6] La mayoría de las proteínas de la familia tienen seis hélices transmembrana, pero MSC2 de S. cerevisiae ) y Znt5 y hZTL1 de H. sapiens tienen 15 y 12 TMS pronosticados, respectivamente. [7] Estas proteínas exhiben un grado inusual de divergencia de secuencia y variación de tamaño (300-750 residuos). Las proteínas eucariotas presentan diferencias en la localización celular. Algunos catalizan la captación de metales pesados del citoplasma en varios orgánulos eucariotas intracelulares (ZnT2-7) mientras que otros (ZnT1) catalizan la salida del citoplasma a través de la membrana plasmática hacia el medio extracelular. Por lo tanto, algunos se encuentran en las membranas plasmáticas mientras que otros se encuentran en las membranas orgánicas, como las vacuolas de las plantas y las levaduras y el golgi de los animales. [8] [9] [10] Catalizan catión: antipuerto de protones, tienen un único sitio de unión de zinc esencial dentro de los dominios transmembrana de cada monómero dentro del dímero, y tienen un sitio de unión y detección de zinc binuclear en el C- citoplasmático región terminal. [11] Se puede encontrar una lista representativa de proteínas que pertenecen a la familia CDF en la base de datos de clasificación de transportadores .
Filogenia
Las proteínas procariotas y eucariotas se agrupan por separado pero pueden funcionar con la misma polaridad por mecanismos similares. Estas proteínas son portadores secundarios que utilizan la fuerza motriz del protón (pmf) y funcionan por anti- puerto H + (para la salida de metal). Se ha demostrado que un miembro, CzcD de Bacillus subtilis ( TC # 2.A.4.1.3 ) , intercambia el catión divalente (Zn 2+ o Cd 2+ ) por dos cationes monovalentes (K + y H + ) en un electroneutral proceso energizado por el gradiente de pH transmembrana. [12] Otro, ZitB de E. coli ( TC # 2.A.4.1.4 ), ha sido reconstituido en proteoliposomas y estudiado cinéticamente. [13] Parece funcionar mediante un antipuerto simple Me 2+ : H + con una estequiometría de 1: 1.
Montanini y col. (2007) han realizado análisis filogenéticos de miembros de la familia CDF. Su análisis reveló tres grupos filogenéticos mayores y dos menores. Sugieren que los tres grupos principales se segregaron según la especificidad de los iones metálicos: [14]
- Mn 2+
- Fe 2+ y Zn 2+ , así como otros iones metálicos
- Zn 2+ más otros metales, pero no hierro.
Estructura
La estructura de rayos X de YiiP de E. coli representa un homodímero. [15] [16]
Coudray y col. (2013) utilizaron microscopía crioelectrónica para determinar una estructura de resolución de 13 Å de un homólogo de YiiP de Shewanella oneidensis dentro de una bicapa lipídica en ausencia de Zn 2+ . A partir de la estructura de rayos X en presencia de Zn 2+ , utilizaron un ajuste flexible dinámico molecular para construir un modelo. La comparación de las estructuras sugirió un cambio conformacional que implica el giro de un haz transmembrana de cuatro hélices (M1, M2, M4 y M5) en relación con el par de hélices M3-M6. Aunque la accesibilidad de los sitios de transporte en el modelo de rayos X indica que representa un estado que mira hacia afuera, su modelo era consistente con un estado que mira hacia adentro, lo que sugiere que el cambio conformacional es relevante para el mecanismo de acceso alterno para el transporte. Especulan que el dímero puede coordinar el reordenamiento de las hélices transmembrana. [17]
Involucrado en la tolerancia / resistencia de metales por eflujo, la mayoría de las proteínas CDF comparten una arquitectura de dos módulos que consta de un dominio transmembrana (TMD) y un dominio C-terminal (CTD) que sobresale en el citoplasma. Un transportador de CDF de Zn 2+ y Cd 2+ de la bacteria marina, Maricaulis maris, que no posee CTD es un miembro de una nueva subfamilia de CDF que carece de CTD.
Reacción de transporte
La reacción de transporte generalizada para los miembros de la familia CDF es:
Me 2+ (entrada) H + (salida) ± K + (salida) → Me 2+ (salida) H + (entrada) ± K + (entrada).
Ver también
- Proteína de membrana integral
- Canal de iones
- Base de datos de clasificación de transportadores
- Superfamilia de proteínas
- Familia proteica
Referencias
- ^ Xiong A, Jayaswal RK (agosto de 1998). "Caracterización molecular de un determinante cromosómico que confiere resistencia a iones de zinc y cobalto en Staphylococcus aureus" . J. Bacteriol . 180 (16): 4024–9. doi : 10.1128 / JB.180.16.4024-4029.1998 . PMC 107394 . PMID 9696746 .
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