Transporter ABC
Transporter ABC (od ang. ATP-binding cassette transporter) – białko mające kasetę wiążącą adenozyno-5′-trifosforan (ATP). Energia uwalniana przez nie w wyniku hydrolizy ATP jest wykorzystywana do przemieszczania różnego rodzaju substratów przez błonę lub do procesów niezwiązanych z transportem, jak translacja RNA i naprawa DNA. Białka te występują u wszystkich grup organizmów (od prokariontów do Homo sapiens)[1][2].
Działanie
edytujTransportery ABC wykorzystują energię pochodzącą z hydrolizy ATP w celu przetransportowania substratów poprzez błonę. Dzieli się je na trzy główne kategorie funkcjonalne. U prokariontów tak zwane importery biorą udział w pobieraniu składników odżywczych do wnętrza komórki. Substancje, które mogą być transportowane obejmują jony, białka, peptydy, cukry oraz inne cząstki, głównie hydrofilowe. Jak dotąd (2009) nie zaobserwowano importerów typu ABC u organizmów eukariotycznych. Drugą grupę funkcjonalną stanowią eksportery, występujące zarówno u prokariontów, jak i u eukariontów, które działają głównie jako białka usuwające z komórki substancje toksyczne. U bakterii Gramm-ujemnych eksportery transportują także lipidy i polisacharydy z cytoplazmy do przestrzeni peryplazmatycznej. Do trzeciej grupy zalicza się białka nie będące transporterami, lecz zaangażowane w procesy translacji i naprawy DNA[3].
Prokariotyczne białka ABC
edytujBakteryjne transportery ABC są niezbędne dla ich życia i patogenności[3]. Przykładowo, pobór żelaza jest niezbędnym czynnikiem wirulencji. Patogeny używają sideroforów w celu wyłapania żelaza skompleksowanego z białkami wiążącymi żelazo lub erytrocytami. Substancje o wysokim powinowactwie do żelaza są wydzielane przez bakterie, które następnie pochłaniają kompleksy żelazo-siderofor. Innymi czynnikami wirulencji są białka występujące u Agrobacterium tumefaciens kodowane przez geny chvE-gguAB i będące importerami glukozy i galaktozy[4][5]. Eksportery ABC są niezbędne do transportu składników zewnętrznej części komórki (np.polisacharydów, kwasu tejchojowego), białek zaangażowanych w patogenezę (hemolizyn, białek wiążących hem ), czynników kompetencji, lantybiotyków, bakteriocyn, antybiotyków i sideroforów[6]. Odgrywają one także ważną rolę w szlakach biosyntetycznych, na przykład zewnątrzkomórkowej syntezie polisacharydów[7] i biogenezie cytochromów[8].
Eukariotyczne białka ABC
edytujWiększość eukariotycznych białek ABC jest eksporterami, jednakże część z nich nie jest bezpośrednio zaangażowana w transport substratów. Przykładami mogą być białka CFTR (cystic fibriosis transmembrane regulator) oraz SUR (sulfonylurea receptor), które są regulatorami kanałów jonowych[9]. U ludzi mutacje w genach kodujących białka ABC mogą prowadzić do chorób takich jak: mukowiscydoza (cystic fibrosis), adrenoleukodystrofia, choroba tangierska, choroba Stargardta (Fundus flavimaculatus), cholestaza, choroba Grönblada–Strandberga (Pseudoxanthoma elasticum), hiperplazja, rodzinna hypoapoproteinemia, barwnikowe zwyrodnienie siatkówki (Retinitis pigmentosa) i inne[10].
Za największe znane białko rodziny transporterów ABC uznaje się ABCA13[11].
Budowa
edytuj
Wspólną cechą transporterów ABC jest posiadanie domeny przezbłonowej (TMD, transmembrane domain) oraz domeny wiążącej ATP (NBD, nucleotide-binding domain). Rejon przezbłonowy składa się z helis alfa i jest odpowiedzialny za wiązanie transportowanego substratu. W przypadku większości eksporterów N-końcowa domena przezbłonowa i C-końcowa domena ABC są połączone w jeden łańcuch polipeptydowy tworząc układ TMD-NBD-TMD-NBD (np. eksporter Hyl B pochodzący z pałeczki okrężnicy). Importery posiadają natomiast odwróconą organizację (NBD-TMD-NBD-TMD) – w tym wypadku domena wiążąca ATP posiada lokalizację N-końcową. Przykładem może być tutaj białko Mac B z pałeczki okrężnicy odpowiedzialne za oporność bakterii na makrolidy[3][9].
Przypisy
edytuj- ↑ Ponte-Sucre, A (editor) (2009). ABC Transporters in Microorganisms. Caister Academic Press
- ↑ PM. Jones, AM. George. The ABC transporter structure and mechanism: perspectives on recent research. „Cell Mol Life Sci”. 61 (6), s. 682-699, 2004. DOI: 10.1007/s00018-003-3336-9. PMID: 15052411.
- ↑ a b c
AL. Davidson, E. Dassa, C. Orelle, J. Chen. Structure, function, and evolution of bacterial ATP-binding cassette systems. „Microbiol Mol Biol Rev”. 72 (2), s. 317-364, 2008. DOI: 10.1128/MMBR.00031-07. PMID: 18535149. PMCID: PMC2415747.
- ↑ GA. Cangelosi, RG. Ankenbauer, EW. Nester. Sugars induce the Agrobacterium virulence genes through a periplasmic binding protein and a transmembrane signal protein. „Proc Natl Acad Sci U S A”. 87 (17), s. 6708-6712, 1990. PMID: 2118656. PMCID: PMC54606.
- ↑ JM. Kemner, X. Liang, EW. Nester. The Agrobacterium tumefaciens virulence gene chvE is part of a putative ABC-type sugar transport operon. „J Bacteriol”. 179 (7), s. 2452-2458, 1997. PMID: 9079938. PMCID: PMC178989.
- ↑ AL. Davidson, J. Chen. ATP-binding cassette transporters in bacteria. „Annu Rev Biochem”. 73, s. 241-268, 2004. DOI: 10.1146/annurev.biochem.73.011303.073626. PMID: 15189142.
- ↑ Z. Zhou, KA. White, A. Polissi, C. Georgopoulos i inni. Function of Escherichia coli MsbA, an essential ABC family transporter, in lipid A and phospholipid biosynthesis. „J Biol Chem”. 273 (20), s. 12466-12475, 1998. PMID: 9575204.
- ↑ RK. Poole, F. Gibson, G. Wu. The cydD gene product, component of a heterodimeric ABC transporter, is required for assembly of periplasmic cytochrome c and of cytochrome bd in Escherichia coli. „FEMS Microbiol Lett”. 117 (2), s. 217-223, 1994. PMID: 8181727.
- ↑ a b André Goffeau, Benoît De Hertogh, Philippe V. Baret, ABC Transporters, [w:] William J. Lennarz, M. Daniel Lane (red.), Encyclopedia of Biological Chemistry, New York: Elsevier, 2004, s. 1–5, DOI: 10.1016/b0-12-443710-9/00560-3, ISBN 978-0-12-443710-4.
- ↑ A. Pohl, PF. Devaux, A. Herrmann. Function of prokaryotic and eukaryotic ABC proteins in lipid transport. „Biochim Biophys Acta”. 1733 (1), s. 29-52, 2005. DOI: 10.1016/j.bbalip.2004.12.007. PMID: 15749056.
- ↑ Vasiliou V, Vasiliou K, Nebert DW. Human ATP-binding cassette (ABC) transporter family. „Hum. Genomics”. 3 (3), s. 281–90, kwiecień 2009. PMID: 19403462. (ang.).
- ↑ RN. Hvorup, BA. Goetz, M. Niederer, K. Hollenstein i inni. Asymmetry in the structure of the ABC transporter-binding protein complex BtuCD-BtuF. „Science”. 317 (5843), s. 1387-1390, 2007. DOI: 10.1126/science.1145950. PMID: 17673622.
