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transportador de amoníaco

Los transportadores de amoníaco (TC# 1.A.11) son proteínas de transporte de membrana estructuralmente relacionadas llamadas proteínas Amt (transportadores de amoníaco) 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 del grupo sanguíneo Rh . La estructura tridimensional de la proteína transportadora de amoníaco AmtB de Escherichia coli se ha determinado mediante cristalografía de rayos X [3] [4], revelando un canal de amoníaco hidrofóbico . [5] Se descubrió que el transportador de amoníaco RhCG humano tiene una estructura de canal conductor de amoníaco similar. [1] Se propuso [ cita necesaria ] que el complejo Rh de los eritrocitos es un heterotrímero de las subunidades RhAG, RhD y RhCE en las que RhD y RhCE podrían desempeñar funciones en el anclaje de la subunidad RhAG conductora de amoníaco al citoesqueleto. Según experimentos de reconstitución, las subunidades de RhCG purificadas por sí solas pueden funcionar para transportar amoníaco. [6] La RhCG es necesaria para la excreción normal de ácido por el riñón [7] y el epidídimo del ratón . [8]

Estructura

La estructura del canal de amoníaco 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 hidrofóbico.

Mientras que las proteínas del canal de amoníaco procariotas tienen una región N-terminal que actúa como una secuencia señal y se escinde en la proteína madura, [10] las glicoproteínas de Rhesus la retienen como una duodécima hélice transmembrana en la proteína madura. [1]

Especificidad del sustrato

Los miembros de la familia más caracterizados funcionalmente 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 + , el K + posiblemente sirve como contraión en un proceso antipuerto con K + , y esa histidina elimina un protón del 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 + (fuera) ⇌ 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 hidrofóbica de aproximadamente 12 Å de largo, en la que se observó densidad electrónica en el estudio cristalográfico de AmtB de Escherichia coli . Inicialmente, esta densidad electrónica solo se observó cuando los cristales crecían en presencia de amonio y, por lo tanto, se atribuyó a las moléculas de amoníaco. El mecanismo de la proteína Amt/Rh podría implicar la difusión en 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 del poro exige una reevaluación de la noción de que las proteínas Amt/Rh funcionan como canales simples de NH 3 . De hecho, los experimentos funcionales con transportadores de amonio de plantas y proteínas Rh sugieren una variedad de mecanismos de permeación que incluyen la difusión pasiva de NH 3 , el antipuerto de NH 4 + /H + , el transporte de NH 4 + o el cotransporte de NH 3 /H + . Lamoureux et al. 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 sólo bajo niveles límite 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] Está modificado covalentemente por un grupo deuridililado U/U en Y51. El producto hidrolizado, adenosina 5'-difosfato, orienta la superficie de GlnK para el bloqueo de AmtB. Cuando aumentan los niveles de nitrógeno fuera de la célula, el canal de amoníaco debe desactivarse para evitar que un exceso de amoníaco entre en la célula (donde el amoníaco se combinaría con glutamato para producir glutamina, utilizando ATP y agotando así las reservas de ATP de la célula). Esta desactivación se logra mediante deuridililación de la proteína GlnK que luego se une a la cara citoplasmática 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]

Proteínas relacionadas con el transportador de amoníaco humano

RHAG , RHBG , RHCE , RHCG , RHD

Referencias

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  2. ^ Nakhoul NL, Hamm LL (febrero de 2004). "Glicoproteínas Rh no eritroides: una supuesta nueva familia de transportadores de amonio de mamíferos". Archivo Pflügers . 447 (5): 807–12. doi :10.1007/s00424-003-1142-8. PMID  12920597. S2CID  24601165.
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