La superfamilia de aminoácidos-poliaminas-organocationes ( APC ) es la segunda superfamilia más grande de proteínas transportadoras secundarias conocidas actualmente, [1] y contiene varios transportadores de solutos . [2] [3] Originalmente, la superfamilia APC consistía en subfamilias bajo el número de clasificación de transportador (TC # 2.A.3). Desde entonces, esta superfamilia se ha ampliado para incluir dieciocho familias diferentes.
Las familias más recientes agregadas incluyen PAAP (permeasa putativa de aminoácidos), LIVCS (simportador de aminoácidos de cadena ramificada: cationes), NRAMP (proteína de macrófagos asociada a la resistencia natural), CstA (proteína A de inanición de carbono), KUP (permeasa de captación de K + ), BenE (simportador de benzoato: H + Virginia) y AE (intercambiador de aniones). Se utilizan análisis bioinformáticos y filogenéticos para expandir continuamente las familias y superfamilias existentes.
Otros componentes de la superfamilia APC son la familia AAAP (TC# 2.A.18), la familia HAAAP (TC# 2.A.42) y la familia LCT (TC# 2.A.43). Algunas de estas proteínas presentan 11 TMS. Los miembros eucariotas de esta superfamilia han sido revisados por Wipf et al. (2002) [4] y Fischer et al. (1998). [5] [6]
Las familias actualmente reconocidas dentro de la superfamilia APC (con números TC en azul) incluyen: [6]
Existen varias proteínas APC expresadas en humanos, y son proteínas SLC . [3] [7] [2] Existen 11 familias SLC que incluyen proteínas APC: SLC4, 5, 6, 7, 11, 12, 23, 26, 32, 36 y 38. [3] La SLC atípica TMEM104 también se agrupa en el clan APC. [3]
La topología del intercambiador aniónico humano 1 (AE1) bien caracterizado se ajusta a una topología similar a la de UraA de 14 TMS (12 TMS α-helicoidales y 2 TMS helicoidales/enrollados mixtos). Todos los miembros funcionalmente caracterizados de la superfamilia APC utilizan el simporte de cationes para la acumulación de sustrato, excepto algunos miembros de la familia AE que utilizan con frecuencia el intercambio anión:anión. Todas las nuevas entradas contienen las dos unidades de repetición de 5 o 7 TMS características de la superfamilia APC, a veces con TMS adicionales en los extremos, probablemente el resultado de una adición antes de la duplicación. La familia CstA contiene la mayor variación en TMS. Los nuevos miembros funcionalmente caracterizados transportan aminoácidos, péptidos y aniones o cationes inorgánicos. A excepción de los aniones, estos son sustratos típicos de los miembros establecidos de la superfamilia APC. Los TMS del sitio activo son ricos en residuos de glicilo en disposiciones variables pero conservadas.
En CadB de E. coli (2.A.3.2.2), los residuos de aminoácidos involucrados tanto en la captación como en la excreción, o únicamente en la excreción, se encuentran en los bucles citoplasmáticos y en el lado citoplasmático de los segmentos transmembrana, mientras que los residuos involucrados en la captación se encuentran en los bucles periplásmicos y en los segmentos transmembrana. [8] Se propone que una cavidad hidrofílica está formada por los segmentos transmembrana II, III, IV, VI, VII, X, XI y XII. [8] Basándose en las estructuras tridimensionales de los miembros de la superfamilia APC, Rudnick (2011) ha propuesto la vía de transporte y ha sugerido un mecanismo de " haz oscilante" . [6] [9] [10]
La estructura y función del antiportador de cadaverina-lisina, CadB (2.A.3.2.2), y el antiportador de putrescina-ornitina, PotE (2.A.3.2.1), en E. coli se han evaluado utilizando estructuras modelo basadas en la estructura cristalina de AdiC (2.A.3.2.5), un antiportador de agmatina-arginina ( PDB : 3L1L ). La cavidad central de CadB, que contiene el sitio de unión del sustrato, es más ancha que la de PotE, lo que refleja los diferentes tamaños de cadaverina y putrescina. El tamaño de la cavidad central de CadB y PotE depende del ángulo de la hélice transmembrana 6 (TM6) contra el periplasma. Tyr(73), Tyr(89), Tyr(90), Glu(204), Tyr(235), Asp(303) y Tyr(423) de CadB, y Cys(62), Trp(201), Glu(207), Trp(292) y Tyr(425) de PotE están fuertemente involucrados en las actividades antiport. Además, Trp(43), Tyr(57), Tyr(107), Tyr(366) y Tyr(368) de CadB están involucrados preferentemente en la captación de cadaverina a pH neutro, mientras que solo Tyr(90) de PotE está involucrado preferentemente en la captación de putrescina. Los resultados indicaron que la cavidad central de CadB consta de los TM 2, 3, 6, 7, 8 y 10, y la de PotE consta de los TM 2, 3, 6 y 8. Varios residuos son necesarios para el reconocimiento de cadaverina en el periplasma porque el nivel de cadaverina es mucho menor que el de putrescina a pH neutro. [6]
La subunidad AdiC, con forma de barril y un diámetro aproximado de 45 Å, consta de 12 hélices transmembrana, en las que TMS1 y TMS6 están interrumpidas por tramos cortos no helicoidales en el medio de sus tramos transmembrana. [11] El análisis bioquímico de los homólogos coloca los extremos amino y carboxi en el lado intracelular de la membrana. TM1–TM10 rodean una gran cavidad expuesta a la solución extracelular. Estas diez hélices comprenden dos repeticiones estructurales invertidas. TM1–TM5 de AdiC se alinean bien con TM6–TM10 giradas "al revés" alrededor de un eje pseudo-doble casi paralelo al plano de la membrana. Por lo tanto, TMS1 se empareja con TMS6, TMS2 con TMS7, etc. Las hélices TMS11 y TMS12, que no participan en esta repetición, proporcionan la mayor parte de la interfaz homodímera de 2500 Å 2. AdiC refleja el pliegue común observado inesperadamente en cuatro familias filogenéticamente no relacionadas de transportadores de soluto acoplados a Na + : BCCT (2.A.15), NCS1 (2.A.39), SSS (2.A.21) y NSS (2.A.22). [6] [11]
Las reacciones de transporte generalmente catalizadas por miembros de la superfamilia APC incluyen: [6]
Soluto (salida) + nH + (salida) → Soluto (entrada) + nH + (entrada).
Soluto-1 (salida) + Soluto-2 (entrada) ⇌ Soluto 1 (entrada) + Soluto-2 (salida).
Estas reacciones pueden diferir para algunos miembros de la familia.
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