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Catión monovalente: antiportador de protones-1

La familia de transportadores monovalentes de catión:protón-1 (CPA1) (TC# 2.A.36) es una gran familia de proteínas derivadas de bacterias grampositivas y gramnegativas , bacterias verdeazuladas , arqueas , levaduras , plantas y animales . La familia CPA1 pertenece a la superfamilia VIC. [1] [2] Los transportadores de eucariotas se han caracterizado funcionalmente para catalizar el intercambio Na + :H + . Se cree que sus principales funciones fisiológicas son (1) la regulación del pH citoplasmático, extruyendo el H + generado durante el metabolismo, y (2) la tolerancia a la sal (en plantas), debido a la absorción de Na + en vacuolas. También se ha descubierto que los homólogos bacterianos facilitan el antitransporte Na + :H + , pero algunos también catalizan el antitransporte Li + :H + o el antitransporte Ca 2+ :H + en determinadas condiciones. [3]

Filogenia

El árbol filogenético de la familia CPA1 muestra tres grupos principales. El primer grupo incluye proteínas derivadas exclusivamente de animales, y todos los miembros de la familia caracterizados funcionalmente pertenecen a este grupo. De los dos grupos restantes, uno incluye todos los homólogos bacterianos, mientras que el otro incluye uno de Arabidopsis thaliana , uno de Homo sapiens y dos de levadura ( S. cerevisiae y S. pombe ). Varios organismos poseen múltiples parálogos; por ejemplo, se encuentran siete parálogos en C. elegans y se conocen cinco en humanos. La mayoría de estos parálogos son muy similares en secuencia y pertenecen al grupo específico de animales. [2]

Se puede encontrar una lista representativa de proteínas pertenecientes a la familia CPA1 en la base de datos de clasificación de transportadores.

Estructura

Se han secuenciado numerosos miembros de la familia CPA1, y estas proteínas varían sustancialmente en tamaño. Las proteínas bacterianas tienen entre 520 y 550 residuos de aminoacilo (aa), mientras que las proteínas eucariotas son generalmente más grandes, con un tamaño que varía entre 540 y 900 residuos. Presentan entre 10 y 12 supuestas helicoidales transmembrana α (TMS). Un modelo topológico propuesto sugiere que, además de 12 TMS, una región entre las TMS 9 y 10 se sumerge en la membrana para revestir el poro. Sin embargo, un homólogo, Nhx1 de S. cerevisiae (TC# 2.A.36.1.12) , tiene un extremo C glicosilado extracelular. [4] [5]

Función

Utilizando el gen NHE1 de mamíferos (TC# 2.A.36.1.1), se ha descubierto que los TMS 4 y 9, así como el bucle extracelular entre los TMS 3 y 4, son importantes para la sensibilidad a los fármacos ( derivados basados ​​en amilorida y benzoil guanidinio ). Las mutaciones en estas regiones también afectan las actividades de transporte. Por lo tanto, M4 y M9 contienen sitios críticos para el reconocimiento tanto de fármacos como de cationes .

Reacción de transporte

La reacción de transporte generalizada catalizada por miembros funcionalmente caracterizados de la familia CPA1 es: [6]

Na + (salida) + H + (entrada) ⇌ Na + (entrada) + H + (salida).

Véase también

Referencias

  1. ^ Chang AB, Lin R, Keith Studley W, Tran CV, Saier MH (1 de junio de 2004). "Filogenia como guía para la estructura y función de las proteínas de transporte de membrana". Biología molecular de membranas . 21 (3): 171–81. doi :10.1080/09687680410001720830. PMID  15204625. S2CID  45284885.
  2. ^ ab Saier MH, Eng BH, Fard S, Garg J, Haggerty DA, Hutchinson WJ, Jack DL, Lai EC, Liu HJ, Nusinew DP, Omar AM, Pao SS, Paulsen IT, Quan JA, Sliwinski M, Tseng TT, Wachi S, Young GB (febrero de 1999). "Caracterización filogenética de nuevas familias de proteínas de transporte reveladas por análisis del genoma". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Revisiones sobre biomembranas . 1422 (1): 1–56. doi :10.1016/s0304-4157(98)00023-9. PMID  10082980.
  3. ^ Waditee R, Hibino T, Tanaka Y, Nakamura T, Incharoensakdi A, Takabe T (octubre de 2001). "La cianobacteria halotolerante Aphanothece halophytica contiene un antiportador Na(+)/H(+), homólogo a los eucariotas, con una nueva especificidad iónica afectada por la cola C-terminal". The Journal of Biological Chemistry . 276 (40): 36931–8. doi : 10.1074/jbc.M103650200 . PMID  11479290.
  4. ^ Wakabayashi S, Pang T, Su X, Shigekawa M (marzo de 2000). "Un nuevo modelo topológico de la isoforma 1 del intercambiador Na(+)/H(+) humano". The Journal of Biological Chemistry . 275 (11): 7942–9. doi : 10.1074/jbc.275.11.7942 . PMID  10713111.
  5. ^ Wells KM, Rao R (febrero de 2001). "El intercambiador de Na+/H+ de levadura Nhx1 es una glicoproteína ligada a N. Implicaciones topológicas". The Journal of Biological Chemistry . 276 (5): 3401–7. doi : 10.1074/jbc.M001688200 . PMID  11036065.
  6. ^ "2.A.36 La familia de transportadores monovalentes de cationes y protones antiportadores-1 (CPA1)". Base de datos de clasificación de transportadores . Consultado el 16 de marzo de 2016 .

Lectura adicional

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