Familia de proteínas
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
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ "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
- An R, Chen QJ, Chai MF, Lu PL, Su Z, Qin ZX, Chen J, Wang XC (febrero de 2007). "AtNHX8, un miembro de la familia monovalente de antiportadores de catión y protón-1 en Arabidopsis thaliana, codifica un supuesto antiportador Li/H". The Plant Journal . 49 (4): 718–28. doi : 10.1111/j.1365-313X.2006.02990.x . PMID 17270011.
- Apse MP, Aharon GS, Snedden WA, Blumwald E (agosto de 1999). "Tolerancia a la sal conferida por la sobreexpresión de un antipuerto vacuolar Na+/H+ en Arabidopsis". Science . 285 (5431): 1256–8. doi :10.1126/science.285.5431.1256. PMID 10455050.
- Britto DT, Kronzucker HJ (agosto de 2015). "Eflujo de sodio en las raíces de las plantas: ¿qué sabemos realmente?". Journal of Plant Physiology . 186–187: 1–12. doi :10.1016/j.jplph.2015.08.002. PMID 26318642.
- Counillon L, Pouysségur J (enero de 2000). "La familia en expansión de intercambiadores Na(+)/H(+) eucarióticos". The Journal of Biological Chemistry . 275 (1): 1–4. doi : 10.1074/jbc.275.1.1 . PMID 10617577.
- Krauke Y, Sychrova H (mayo de 2008). "Comparación funcional de los antiportadores de Na+/H+ de la membrana plasmática de dos especies patógenas de Candida". BMC Microbiology . 8 : 80. doi : 10.1186/1471-2180-8-80 . PMC 2424070 . PMID 18492255.
- Ohgaki R, van IJzendoorn SC, Matsushita M, Hoekstra D, Kanazawa H (febrero de 2011). "Intercambiadores de Na+/H+ organelares: nuevos actores en la regulación del pH de los orgánulos y sus funciones emergentes". Bioquímica . 50 (4): 443–50. doi :10.1021/bi101082e. PMID 21171650.
- Sangan P, Rajendran VM, Geibel JP, Binder HJ (marzo de 2002). "Clonación y expresión de un intercambiador Na+-H+ dependiente de cloruro". The Journal of Biological Chemistry . 277 (12): 9668–75. doi : 10.1074/jbc.M110852200 . PMID 11773056.
- Waditee R, Hibino T, Nakamura T, Incharoensakdi A, Takabe T (marzo de 2002). "La sobreexpresión de un antiportador Na+/H+ confiere tolerancia a la sal a una cianobacteria de agua dulce, lo que la hace capaz de crecer en agua de mar". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 99 (6): 4109–14. Bibcode :2002PNAS...99.4109W. doi : 10.1073/pnas.052576899 . PMC 122656 . PMID 11891307.
- Wakabayashi S, Hisamitsu T, Nakamura TY (agosto de 2013). "Regulación del intercambiador cardíaco Na⁺/H⁺ en la salud y la enfermedad". Journal of Molecular and Cellular Cardiology . 61 : 68–76. doi :10.1016/j.yjmcc.2013.02.007. PMID 23429007.
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