La permeasa de la lactosa es una proteína de membrana que forma parte de la superfamilia de los facilitadores principales . La permeasa de la lactosa se puede clasificar como un simportador , que utiliza el gradiente de protones hacia la célula para transportar β-galactósidos como la lactosa en la misma dirección hacia el interior de la célula.
La proteína tiene doce hélices alfa transmembrana y su peso molecular es de 45.000 daltons. [2] Presenta una simetría interna doble, relacionando las seis hélices N-terminales con las hélices C-terminales. Está codificada por el gen lacY en el operón lac . El gen LacY es un componente del operón lac que codifica la permeasa de lactosa, una proteína responsable de descomponer la lactosa en glucosa y galactosa, junto con la transacetilasa y la beta galactosidasa. La ausencia de permeasa de lactosa conduce a la incapacidad de la lactosa de entrar en la célula para procesos metabólicos posteriores. Por lo tanto, la permeasa de lactosa juega un papel crucial en la utilización de la lactosa como fuente de energía. LacY, una proteína responsable del transporte de lactosa a través de la membrana en Escherichia coli. LacY tiene una estructura flexible que consta de 12 hélices transmembrana. Los dominios N- y C-terminales son simétricos, lo que sugiere que tienen el mismo origen genético. El sitio de unión del sustrato está en el dominio N-terminal, con residuos como Trp151 y Arg144 que desempeñan papeles importantes en la unión del azúcar. [3] El dominio C-terminal tiene menos interacciones con TDG, pero residuos como Lys358 y Asp237 contribuyen a su unión. La reticulación tiol subestima las distancias, especialmente en el lado citoplasmático, debido a las fluctuaciones de la molécula entre las conformaciones orientadas hacia adentro y hacia afuera. [4]
El azúcar se encuentra en el núcleo hidrofílico de la proteína, al que se puede acceder desde el periplasma. [2] Al unirse, se produce un gran cambio conformacional que hace que el sitio de unión del azúcar sea accesible desde el citoplasma. Los residuos de glutamina en las posiciones 241 y 359 guían al azúcar hacia Phe 27, que lleva el sustrato a Gln 126, donde se fija firmemente. Los aminoácidos colocados con cuidado ayudan al sustrato a superar la barrera energética de alrededor de 20 kJ/mol [5].
Mecanismo: los iones hidronio del exterior de la célula se unen a un grupo carboxilo de la enzima, lo que le permite experimentar un cambio conformacional. Esta forma de permeasa de lactosa puede unirse a la lactosa del exterior de la célula. La enzima luego se evierte y la lactosa se transporta hacia el interior.
La estructura cristalina de rayos X fue resuelta por primera vez en 2003 por J. Abramson et al. [6]
El mecanismo conocido como "seis estados" se refiere a las seis conformaciones o estados funcionales distintos que intervienen en el proceso de cotransporte del cotransportador permeasa de lactosa. En el estado 1, la proteína LacY adopta una conformación orientada hacia el exterior. Posteriormente, mediante la rápida unión de un ion hidrógeno, pasa al estado 2. Durante el estado 3, el cotransportador captura una molécula de lactosa mientras mantiene una conformación orientada hacia el exterior. [7]