Las ATPasas de tipo P , también conocidas como ATPasas E1 - E2 , son un gran grupo de bombas de iones y lípidos evolutivamente relacionadas que se encuentran en bacterias , arqueas y eucariotas . [1] Las ATPasas de tipo P son transportadores primarios de haz de hélice α nombrados según su capacidad para catalizar la autofosforilación (de ahí P ) de un residuo de aspartato conservado clave dentro de la bomba y su fuente de energía, el trifosfato de adenosina ( ATP). Además, todos parecen interconvertirse entre al menos dos conformaciones diferentes, indicadas por E 1 y E 2 . [2] Las ATPasas de tipo P pertenecen a la superfamilia de ATPasa de tipo P (P-ATPasa) (TC# 3.A.3) que, a principios de 2016, incluye 20 familias de proteínas diferentes.
La mayoría de los miembros de esta superfamilia de transportadores catalizan la absorción y/o salida de cationes; sin embargo, una subfamilia, las flippasas (TC# 3.A.3.8), participa en la inversión de fosfolípidos para mantener la naturaleza asimétrica de la biomembrana .
En los seres humanos, las ATPasas de tipo P sirven como base para los impulsos nerviosos , la relajación de los músculos, la secreción y absorción en el riñón , la absorción de nutrientes en el intestino y otros procesos fisiológicos. Ejemplos destacados de ATPasas de tipo P son la bomba de sodio-potasio (Na + /K + -ATPasa), la bomba de protones-potasio (H + /K + -ATPasa), la bomba de calcio (Ca 2+ -ATPasa) y la Bomba de protones de membrana plasmática (H + -ATPasa) de plantas y hongos.
La reacción generalizada para las ATPasas tipo P es
nLigando 1 (fuera) + mLigando 2 (entrada) + ATP → nLigando 1 (entrada) + mLigando 2 (fuera) + ADP + Pi .
donde el ligando puede ser un ion metálico o una molécula de fosfolípido.
La primera ATPasa de tipo P descubierta fue la Na + /K + -ATPasa , que el premio Nobel Jens Christian Skou aisló en 1957. [3] La Na + /K + -ATPasa fue sólo el primer miembro de un grupo grande y aún en crecimiento. familia de proteínas (ver motivo Swiss-Prot Prosite PS00154).
Las ATPasas de tipo P tienen una única subunidad catalítica de 70 a 140 kDa. La subunidad catalítica hidroliza el ATP, contiene el sitio de fosforilación de aspartilo y los sitios de unión para los ligandos transportados y cataliza el transporte de iones. Varias subfamilias de ATPasas de tipo P también necesitan subunidades adicionales para funcionar correctamente. Subunidades adicionales que carecen de actividad catalítica están presentes en los complejos ATPasa de las ATPasas P1A, P2A, P2C y P4. Por ejemplo, la subunidad alfa catalítica de Na + /K + -ATPasa consta de dos subunidades adicionales, beta y gamma, implicadas en el tráfico, el plegamiento y la regulación de estas bombas. La primera ATPasa de tipo P que cristalizó fue SERCA1a , una Ca 2+ -ATPasa del retículo sarco(endo)plasmático del músculo de contracción rápida de un conejo adulto . [4] Generalmente se reconoce que la estructura de SERCA1a es representativa de la superfamilia de ATPasas de tipo P. [5]
La subunidad catalítica de las ATPasas tipo P está compuesta por una sección citoplasmática y una sección transmembrana con sitios de unión para los ligandos transportados. La sección citoplasmática consta de tres dominios citoplasmáticos, denominados dominios P, N y A, que contienen más de la mitad de la masa de la proteína.
La sección transmembrana ( dominio M ) normalmente tiene diez hélices transmembrana (M1-M10), con los sitios de unión para los ligandos transportados ubicados cerca del punto medio de la bicapa. Si bien la mayoría de las subfamilias tienen 10 hélices transmembrana, existen algunas excepciones notables. Se predice que las ATPasas P1A tendrán 7, y que la gran subfamilia de bombas de metales pesados (P1B) tendrá 8 hélices transmembrana. Las ATPasas P5 parecen tener un total de 12 hélices transmembrana.
Común para todas las ATPasas de tipo P es un núcleo de 6 segmentos que se extienden transmembrana (también llamado "dominio de transporte (T)"; M1-M6 en SERCA), que alberga los sitios de unión para los ligandos translocados. Los ligandos entran a través de un medio canal hasta el sitio de unión y salen por el otro lado de la membrana a través de otro medio canal.
Entre las ATPasa de tipo P varía el número adicional de segmentos transmembrana (también llamados 'dominio de soporte (S)', que entre subfamilias varía de 2 a 6. Es probable que los segmentos transmembrana adicionales proporcionen soporte estructural para el dominio T y puedan También tienen funciones especializadas.
El dominio P contiene el residuo canónico de ácido aspártico fosforilado (en un motivo DKTGT conservado; la 'D' es la abreviatura de una letra del aminoácido aspartato) durante el ciclo de reacción. Se compone de dos partes muy separadas en secuencia. Estas dos partes se ensamblan en una hoja β paralela de siete hebras con ocho hélices a cortas asociadas, formando un pliegue de Rossmann .
El patrón de plegamiento y las ubicaciones de los aminoácidos críticos para la fosforilación en las ATPasas de tipo P tienen el pliegue de haloácido deshalogenasa característico de la superfamilia de haloácido deshalogenasa (HAD) , como lo predice la homología de secuencia. La superfamilia HAD funciona según el tema común de la formación de un éster de aspartato mediante un mecanismo de reacción S N 2 . Esta reacción S N 2 se observa claramente en la estructura resuelta de SERCA con ADP más AlF 4 − . [6]
El dominio N sirve como una proteína quinasa incorporada que funciona para fosforilar el dominio P. El dominio N se inserta entre los dos segmentos del dominio P y está formado por una lámina β antiparalela de siete hebras entre dos haces de hélice. Este dominio contiene la bolsa de unión de ATP, que apunta hacia el disolvente cerca del dominio P.
El dominio A sirve como una proteína fosfatasa incorporada que funciona para desfosforilar el dominio P fosforilado. El dominio A es el más pequeño de los tres dominios citoplasmáticos. Consiste en una estructura gelatinosa distorsionada y dos hélices cortas. Es el dominio actuador que modula la oclusión de los ligandos transportados en los sitios de unión transmembrana, y es pivote en la transposición de la energía de la hidrólisis de ATP en los dominios citoplasmáticos al transporte vectorial de cationes en el dominio transmembrana. El dominio A desfosforila el dominio P como parte del ciclo de reacción utilizando un motivo TGES altamente conservado ubicado en un extremo del jellyroll.
Algunos miembros de la familia de ATPasa tipo P tienen dominios reguladores (R) adicionales fusionados a la bomba. Las bombas P1B de metales pesados pueden tener varios dominios de unión de metales pesados N- y C-terminales que se ha encontrado que están involucrados en la regulación. Las ATPasas P2B Ca 2+ tienen dominios autoinhibidores en sus regiones amino terminal (plantas) o carboxi terminal (animales), que contienen sitios de unión para la calmodulina , que, en presencia de Ca 2+ , activa las ATPasas P2B neutralizando la terminal. restricción. Las bombas de protones de la membrana plasmática P3A tienen un dominio regulador C-terminal que, cuando no está fosforilado, inhibe el bombeo.
Todas las ATPasas de tipo P utilizan la energía derivada del ATP para impulsar el transporte. Forman un intermedio de aspartil-fosfoanhídrido de alta energía en el ciclo de reacción y se interconvierten entre al menos dos conformaciones diferentes, indicadas por E 1 y E 2 . La notación E 1 -E 2 surge de los estudios iniciales sobre esta familia de enzimas realizados sobre la Na + /K + -ATPasa, donde la forma de sodio y la forma de potasio se denominan E 1 y E 2 , respectivamente, en el "Esquema post-Albers". Se ha demostrado que el esquema E 1 -E 2 funciona, pero existen más de dos estados conformacionales principales. La notación E 1 -E 2 resalta la selectividad de la enzima . En E1 , la bomba tiene alta afinidad por el sustrato exportado y baja afinidad por el sustrato importado. En E 2 , tiene baja afinidad por el sustrato exportado y alta afinidad por el sustrato importado. Cuatro estados enzimáticos principales forman las piedras angulares del ciclo de reacción. Se interponen varios intermediarios de reacción adicionales. Estos se denominan E 1 ~P, E 2 P, E 2 -P* y E 1 /E 2 . [7]
La hidrólisis del ATP se produce en la cabecera citoplasmática en la interfaz entre los dominios N y P. Dos sitios de iones de Mg forman parte del sitio activo. La hidrólisis del ATP está estrechamente ligada a la translocación del ligando transportado a través de la membrana, a más de 40 Å de distancia, por el dominio A.
Un análisis filogenético de 159 secuencias realizado en 1998 por Axelsen y Palmgren sugirió que las ATPasas de tipo P se pueden dividir en cinco subfamilias (tipos; designados como P1-P5), basándose estrictamente en un núcleo de secuencia conservado que excluye los terminales N y C altamente variables. regiones. [8] Chan et al. (2010) también analizaron las ATPasas de tipo P en todos los principales filos procarióticos para los cuales se disponía de datos completos de la secuencia del genoma y compararon los resultados con los de las ATPasas de tipo P eucariotas. [9] El análisis filogenético agrupó las proteínas independientemente del organismo del que se aislaron y mostró que la diversificación de la familia de ATPasa tipo P ocurrió antes de la separación de eubacterias , arqueas y eucariotas . Esto subraya la importancia de esta familia de proteínas para la supervivencia celular en condiciones de estrés. [8]
Las ATPasas P1 (o ATPasas Tipo I) constan de ATPasas de metales pesados/de transición. Las ATPasas topológicas de tipo I (metales pesados) de tipo P predominan en procariotas (aproximadamente diez veces). [10]
Las ATPasas P1A (o Tipo IA) están involucradas en la importación de K + (TC# 3.A.3.7). Son ATPasas de tipo P atípicas porque, a diferencia de otras ATPasas de tipo P, funcionan como parte de un complejo heterotetramérico (llamado KdpFABC), donde el transporte real de K + está mediado por otro subcomponente del complejo.
Las ATPasas P1B (o ATPasas Tipo IB) participan en el transporte de los ácidos de Lewis blandos : Cu + , Ag + , Cu 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Pb 2+ y Co 2+ (TC#s 3.A). .3.5 y 3.A.3.6). Son elementos clave para la resistencia y la homeostasis de los metales en una amplia gama de organismos.
La unión del metal a los sitios transmembrana de unión a metales (TM-MBS) en las Cu + -ATPasas es necesaria para la fosforilación de la enzima y su posterior transporte. Sin embargo, Cu + no accede a las Cu + -ATPasas en forma libre ( hidratada ), sino que está unido a una proteína chaperona . La entrega de Cu + por parte de Archaeoglobus fulgidus Cu + -chaperona, CopZ (ver TC# 3.A.3.5.7), a la correspondiente Cu + -ATPasa, CopA (TC# 3.A.3.5.30), ha sido estudió. [11] CopZ interactuó con el metal y lo entregó a los dominios de unión al metal N-terminal de CopA (MBD). Los MBD cargados con Cu + , que actúan como donantes de metal, no pudieron activar CopA o una CopA truncada que carecía de MBD. Por el contrario, CopZ cargado con Cu + activó las construcciones CopA ATPasa y CopA en las que los MBD quedaron incapaces de unirse a Cu + . Además, en condiciones de no rotación, CopZ transfirió Cu + al TM-MBS de una CopA que carecía por completo de MBD. Por lo tanto, los MBD pueden cumplir una función reguladora sin participar directamente en el transporte de metales, y la chaperona entrega Cu + directamente a los sitios de transporte transmembrana de Cu + -ATPasas. [11] Wu et al. (2008) determinaron las estructuras de dos construcciones de la bomba de Cu (CopA) de Archaeoglobus fulgidus mediante microscopía crioelectrónica de cristales tubulares, que revelaron la arquitectura general y la organización del dominio de la molécula. Localizaron su MBD N-terminal dentro de los dominios citoplasmáticos que utilizan la hidrólisis de ATP para impulsar el ciclo de transporte y construyeron un modelo pseudoatómico ajustando estructuras cristalográficas existentes en los mapas de microscopía crioelectrónica para CopA. Los resultados también sugirieron de manera similar un papel regulador dependiente del Cu para el MBD. [12]
En Archaeoglobus fulgidus CopA (TC# 3.A.3.5.7), los residuos invariantes en las hélices 6, 7 y 8 forman dos sitios de unión de metales transmembrana (TM-MBS). Estos se unen a Cu + con alta afinidad en una geometría plana trigonal. La chaperona citoplasmática de Cu + CopZ transfiere el metal directamente a los TM-MBS; sin embargo, cargar ambos TM-MBS requiere la unión de nucleótidos a la enzima. De acuerdo con el mecanismo de transporte clásico de las ATPasas tipo P, la ocupación de ambos sitios transmembrana por el Cu + citoplasmático es un requisito para la fosforilación de la enzima y su posterior transporte al medio periplásmico o extracelular. Los estudios de transporte han demostrado que la mayoría de las Cu + -ATPasas impulsan el eflujo citoplasmático de Cu + , aunque con velocidades de transporte bastante diferentes en sintonía con sus diversas funciones fisiológicas. Las bombas arquetípicas de eflujo de Cu + responsables de la tolerancia al Cu + , como la Escherichia coli CopA, tienen tasas de recambio diez veces mayores que las implicadas en el ensamblaje de cuproproteínas (o funciones alternativas). Esto explica la incapacidad de este último grupo de contribuir significativamente al eflujo de metal necesario para la supervivencia en ambientes con alto contenido de cobre. Se han descrito detalles estructurales y mecanísticos de la función de la ATPasa tipo P transportadora de cobre. [13]
Las ATPasas P2 (o ATPasas Tipo II) se dividen en cuatro grupos. Las ATPasas topológicas de tipo II (específicas para Na + , K + , H + Ca 2+ , Mg 2+ y fosfolípidos) predominan en eucariotas (aproximadamente el doble). [10]
Las ATPasas P2A (o ATPasas Tipo IIA) son ATPasas Ca 2+ que transportan Ca 2+ . Las ATPasas P2A se dividen en dos grupos. Los miembros del primer grupo se denominan ATPasas Ca 2+ del retículo endoplasmático/sarco (también denominadas SERCA). Estas bombas tienen dos sitios de unión de iones Ca 2+ y a menudo están reguladas por proteínas accesorias inhibidoras que tienen un solo segmento transmembrana (p. ej., fosfolamban y sarcolipina ). En la célula, se ubican en el retículo sarcoplásmico o endoplasmático . SERCA1a es un tipo Bomba IIA. El segundo grupo de ATPasas P2A se llama vía secretora Ca 2+ -ATPasas (también conocidas como SPCA). Estas bombas tienen un único sitio de unión de iones Ca 2+ y están ubicadas en vesículas secretoras (animales) o en la membrana vacuolar. (hongos) (TC# 3.A.3.2)
En RCSB se pueden encontrar estructuras cristalinas de bombas de calcio impulsadas por ATP del retículo endoplásmico/sarcoplasmático. [14]
SERCA1a se compone de una sección citoplasmática y una sección transmembrana con dos sitios de unión de Ca 2+ . La sección citoplasmática consta de tres dominios citoplasmáticos, denominados dominios P, N y A, que contienen más de la mitad de la masa de la proteína. La sección transmembrana tiene diez hélices transmembrana (M1-M10), con los dos sitios de unión de Ca 2+ ubicados cerca del punto medio de la bicapa. Los sitios de unión están formados por cadenas laterales y carbonilos principales de M4, M5, M6 y M8. M4 está desenrollado en esta región debido a una prolina conservada (P308). Este desenrollamiento de M4 se reconoce como una característica estructural clave de las ATPasas de tipo P.
Hay estructuras disponibles para los estados E 1 y E 2 de la Ca 2+ ATPasa que muestran que la unión de Ca 2+ induce cambios importantes en los tres dominios citoplasmáticos entre sí. [15]
En el caso de SERCA1a , la energía del ATP se utiliza para transportar 2 iones Ca 2+ desde el lado citoplasmático a la luz del retículo sarcoplasmático y para contratransportar de 1 a 3 protones al citoplasma . Comenzando en el estado E 1 /E 2 , el ciclo de reacción comienza cuando la enzima libera de 1 a 3 protones de los residuos de unión de cationes, a cambio de iones Ca 2+ citoplasmáticos . Esto conduce al ensamblaje del sitio de fosforilación entre el dominio N unido a ATP y el dominio P, mientras que el dominio A dirige la oclusión del Ca 2+ unido . En este estado ocluido, los iones Ca 2+ quedan enterrados en un entorno proteico sin acceso a ninguno de los lados de la membrana. El estado Ca 2 E 1 ~P se forma mediante una reacción de quinasa, donde el dominio P se fosforila, produciendo ADP. La escisión del enlace β-fosfodiéster libera el gamma-fosfato del ADP y libera el dominio N del dominio P.
Esto luego permite que el dominio A gire hacia el sitio de fosforilación, creando una asociación firme con los dominios P y N. Este movimiento del dominio A ejerce un empuje hacia abajo sobre M3-M4 y un arrastre sobre M1-M2, obligando a la bomba a abrirse en el lado luminal y formando el estado E 2 P. Durante esta transición, los residuos de unión de Ca 2+ transmembrana se separan, destruyendo el sitio de unión de alta afinidad. Esto está de acuerdo con el modelo general de translocación de sustrato, que muestra que la energía en el transporte primario no se utiliza para unir el sustrato sino para liberarlo nuevamente de los contraiones enterrados. Al mismo tiempo, el dominio N queda expuesto al citosol, listo para el intercambio de ATP en el sitio de unión de nucleótidos.
A medida que el Ca 2+ se disocia hacia el lado luminal, los sitios de unión de cationes se neutralizan mediante la unión de protones, lo que hace que el cierre de los segmentos transmembrana sea favorable. Este cierre está acoplado a una rotación hacia abajo del dominio A y un movimiento del dominio P, que luego conduce al estado ocluido E 2 -P*. Mientras tanto, el dominio N intercambia ADP por ATP.
El dominio P es desfosforilado por el dominio A y el ciclo se completa cuando la enzima libera el fosfato, estimulado por el ATP recién unido, mientras se abre una vía citoplasmática para intercambiar los protones por dos nuevos iones Ca 2+ . [7]
Xu et al. propusieron cómo la unión de Ca 2+ induce cambios conformacionales en TMS 4 y 5 en el dominio de membrana (M) que a su vez inducen la rotación del dominio de fosforilación (P). [15] Los dominios de unión de nucleótidos (N) y de hoja β (β) son muy móviles, con N unido de manera flexible a P y β unido de manera flexible a M. Modelado de la H + ATPasa fúngica, basado en las estructuras del Ca 2+ , sugirió una rotación comparable de 70º de N en relación con P para entregar ATP al sitio de fosforilación. [dieciséis]
Un informe sugiere que esta ATPasa Ca 2+ del retículo sarcoplásmico (SR) es homodimérica. [17]
Las estructuras cristalinas han demostrado que el bucle TGES conservado de la Ca 2+ -ATPasa se aísla en el estado Ca 2 E 1 pero se inserta en el sitio catalítico en los estados E 2 . [18] Antonisen et al. (2006) caracterizaron la cinética de los pasos de reacción parciales del ciclo de transporte y la unión de los análogos de fosforilo BeF, AlF, MgF y vanadato en mutantes con alteraciones en los residuos conservados del bucle TGES. Los datos proporcionan evidencia funcional que respalda el papel de Glu 183 en la activación de la molécula de agua involucrada en la desfosforilación de E 2 P → E 2 y sugiere una participación directa de las cadenas laterales del bucle TGES en el control y facilitación de la inserción del bucle. en el sitio catalítico. Además, las interacciones del bucle TGES parecen facilitar su desconexión del sitio catalítico durante la transición E 2 → Ca 2 E 1 . [18]
Las estructuras cristalinas de la ATPasa de calcio están disponibles en RCSB e incluyen: PDB : 4AQR , 2L1W , 2M7E , 2M73 , entre otras. [19]
P2B (o ATPasas Tipo IIB) son ATPasas Ca 2+ que transportan Ca 2+ . Estas bombas tienen un único sitio de unión de iones Ca 2+ y están reguladas por la unión de calmodulina a dominios autoinhibidores incorporados situados en el extremo carboxi terminal (animales) o amino terminal (plantas) de la proteína de la bomba. En la célula, se encuentran en la membrana plasmática (animales y plantas) y en las membranas internas (plantas). La membrana plasmática Ca 2+ -ATPasa (PMCA) de animales es una ATPasa P2B (TC# 3.A.3.2)
Las ATPasas P2C (o Tipo IIC) incluyen las ATPasas Na + /K + y H + /K + estrechamente relacionadas de células animales. (TC# 3.A.3.1)
La estructura cristalina de rayos X con una resolución de 3,5 Å de la Na + /K + -ATPasa renal de cerdo se ha determinado con dos iones de rubidio unidos en un estado ocluido en la parte transmembrana de la subunidad α. [20] Varios de los residuos que forman la cavidad para la oclusión de rubidio/potasio en la Na + /K + -ATPasa son homólogos a los que se unen al calcio en la Ca 2+ -ATPasa del retículo sarco(endo)plásmico. El extremo carboxi de la subunidad α está contenido dentro de un bolsillo entre hélices transmembrana y parece ser un nuevo elemento regulador que controla la afinidad del sodio, posiblemente influenciado por el potencial de membrana .
Las Estructuras Cristalinas están disponibles en RCSB e incluyen: PDB : 4RES , 4RET , 3WGU , 3WGV , entre otras. [21]
Las ATPasas P2D (o Tipo IID) incluyen una pequeña cantidad de ATPasas exportadoras de Na + (y K + ) que se encuentran en hongos y musgos. (Transportadores de hongos K + ; TC# 3.A.3.9)
Las ATPasas P3 (o ATPasas Tipo III) se dividen en dos grupos.
Las ATPasas P3A (o Tipo IIIA) contienen las H + -ATPasas de membrana plasmática de procariotas, protistas, plantas y hongos.
La membrana plasmática H + -ATPasa se caracteriza mejor en plantas y levaduras. Mantiene el nivel de pH intracelular y el potencial transmembrana . [22] Diez hélices transmembrana y tres dominios citoplasmáticos definen la unidad funcional de transporte de protones acoplados a ATP a través de la membrana plasmática, y la estructura está bloqueada en un estado funcional no observado previamente en las ATPasas de tipo P. El dominio transmembrana revela una gran cavidad, que probablemente esté llena de agua, ubicada cerca del centro del plano de la membrana, donde está revestida por residuos hidrófilos y cargados conservados. Esta disposición estructural explica fácilmente el transporte de protones contra un alto potencial de membrana. [23]
Las ATPasas P3B (o Tipo IIIB) se presumen Mg 2+ -ATPasas que se encuentran en eubacterias y plantas. Transportadores de hongos H + (TC# 3.A.3.3) y Mg 2+ (TC# 3.A.3.4)
Las ATPasas P4 (o ATPasas Tipo IV) son flippasas implicadas en el transporte de fosfolípidos , [24] como la fosfatidilserina , la fosfatidilcolina y la fosfatidiletanolamina . [25]
Las ATPasas P5 (o ATPasas Tipo V) tienen una especificidad desconocida. Este gran grupo se encuentra sólo en eucariotas y se divide en dos grupos.
Las ATPasas P5A (o Tipo VA) participan en la regulación de la homeostasis en el retículo endoplásmico . [26]
Las ATPasas P5B (o Tipo VB) se encuentran en la membrana lisosomal de los animales. Las mutaciones en estas bombas están relacionadas con una variedad de enfermedades neurológicas. [27] [28]
Además de las subfamilias de ATPasas tipo P enumeradas anteriormente, se han identificado varias familias procarióticas de función desconocida. [29] La base de datos de clasificación de transportadores proporciona una lista representativa de miembros de la superfamilia P-ATPasa, que a principios de 2016 constaba de 20 familias. Los miembros de la superfamilia P-ATPasa se encuentran en bacterias , arqueas y eucariotas . La agrupación en el árbol filogenético suele estar de acuerdo con la especificidad de los iones transportados.
En eucariotas, están presentes en las membranas plasmáticas o membranas reticulares endoplasmáticas . En procariotas, se localizan en las membranas citoplasmáticas.
Posteriormente se analizaron ATPasas de tipo P de 26 especies de eucariotas. [10] [30]
Chan et al., (2010) realizaron un análisis equivalente pero más extenso de la superfamilia de ATPasa tipo P en procariotas y los compararon con los de eucariotas. Mientras que algunas familias están representadas en ambos tipos de organismos, otras se encuentran sólo en uno del otro tipo. Las funciones principales de las ATPasas procarióticas de tipo P parecen ser la protección contra condiciones de estrés ambiental. Sólo aproximadamente la mitad de las familias de ATPasa tipo P están funcionalmente caracterizadas. [29]
Muchas familias de ATPasas de tipo P se encuentran exclusivamente en procariotas (por ejemplo, ATPasas de captación de K + de tipo Kdp (tipo III) y todas las familias de ATPasas de tipo P (FUPA) procarióticas funcionalmente no caracterizadas), mientras que otras están restringidas a eucariotas (por ejemplo, flippasas de fosfolípidos y las 13 familias eucariotas FUPA). [10] La transferencia horizontal de genes ha ocurrido con frecuencia entre bacterias y arqueas, que tienen distribuciones similares de estas enzimas , pero rara vez entre la mayoría de los reinos eucariotas, y aún más raramente entre eucariotas y procariotas. En algunos filos bacterianos (por ejemplo, Bacteroidota y Fusobacteriota ), la ganancia y pérdida del gen ATPasa, así como la transferencia horizontal, ocurrieron raramente en contraste con la mayoría de los otros filos bacterianos. Algunas familias (es decir, las ATPasas de tipo Kdp) experimentaron una transferencia genética horizontal mucho menor que otras familias procarióticas, posiblemente debido a sus características de múltiples subunidades. Los motivos funcionales se conservan mejor a través de líneas familiares que a través de líneas orgánicas, y estos motivos pueden ser específicos de una familia, lo que facilita las predicciones funcionales. En algunos casos, los eventos de fusión genética crearon ATPasas de tipo P unidas covalentemente a enzimas catalíticas reguladoras. En una familia (Familia FUPA 24), un gen de ATPasa de tipo I (N-terminal) se fusiona con un gen de ATPasa de tipo II (C-terminal) con retención de función sólo para este último. La minimización del genoma condujo a la pérdida preferencial de genes de ATPasa tipo P. Chan et al. (2010) sugirieron que en procariotas y algunos eucariotas unicelulares, la función principal de las ATPasas tipo P es la protección contra condiciones extremas de estrés ambiental. La clasificación de las ATPasas tipo P de función desconocida en familias filogenéticas proporciona guías para futuros estudios de biología molecular. [9]
Los genes humanos que codifican ATPasas de tipo P o proteínas similares a ATPasa de tipo P incluyen:
