Transporter ABC

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Transportery ABC (ATP-Binding Cassette Transporters) – rodzina białek posiadających kasetę wiążącą ATP. Energia uwalniana przez nie w wyniku hydrolizy ATP jest wykorzystywana do przemieszczenia różnego rodzaju substratów przez błonę lub do procesów nie związanych z transportem, takich jak translacja RNA i naprawa DNA. Białka te występują u wszystkich grup organizmów (od prokariontów do Homo sapiens)[1][2].

Działanie[edytuj | edytuj kod]

Transportery ABC wykorzystują energię pochodzącą z hydrolizy ATP w celu przetransportowania substratów poprzez błonę. Dzieli się je na trzy główne kategorie funkcjonalne. U prokariontów tzw. importery biorą udział w pobieraniu składników odżywczych do wnętrza komórki. Substancje, które mogą być transportowane obejmują jony, białka, peptydy, cukry oraz inne cząstki, głównie hydrofilowe. Jak dotąd (2009) nie zaobserwowano importerów typu ABC u organizmów eukariotycznych. Drugą grupę funkcjonalną stanowią eksportery, występujące zarówno u prokariontów, jak i u eukariontów, które działają głównie jako białka usuwające z komórki substancje toksyczne. U bakterii Gramm ujemnych eksportery transportują także lipidy i polisacharydy z cytoplazmy do przestrzeni periplazmatycznej. Do trzeciej grupy zalicza się białka nie będące transporterami, lecz zaangażowane w procesy translacji i naprawy DNA[3].

Prokariotyczne białka ABC[edytuj | edytuj kod]

Bakteryjne transportery ABC są niezbędne dla ich życia i patogenności[3]. Przykładowo, pobór żelaza jest niezbędnym czynnikiem wirulencji. Patogeny używają sideroforów w celu wyłapania żelaza skompleksowanego z białkami wiążącymi żelazo lub erytrocytami. Substancje o wysokim powinowactwie do żelaza są wydzielane przez bakterie, które następnie pochłaniają kompleksy żelazo-siderofor. Innymi czynnikami wirulencji są białka występujące u Agrobacterium tumefaciens kodowane przez geny chvE-gguAB i będące importerami glukozy i galaktozy[4][5]. Eksportery ABC są niezbędne do transportu składników zewnętrznej części komórki (np.polisacharydów, kwasu tejchojowego), białek zaangażowanych w patogenezę (hemolizyn, białek wiążących hem ), czynników kompetencji, lantybiotyków, bakteriocyn, antybiotyków i sideroforów[6]. Odgrywają one także ważną rolę w szlakach biosyntetycznych np. zewnątrzkomórkowej syntezie polisacharydów[7], czy też biogenezie cytochromów[8].

Eukariotyczne białka ABC[edytuj | edytuj kod]

Większość eukariotycznych białek ABC jest eksporterami, jednakże część z nich nie jest bezpośrednio zaangażowana w transport substratów. Przykładami mogą być białka takie jak CFTR (Cystic fibriosis transmembrane regulator) oraz SUR (sulfonylurea receptor) które są regulatorami kanałów jonowych[9]. U ludzi mutacje w genach kodujących białka ABC mogą prowadzić do chorób takich jak: mukowiscydoza (cystic fibrosis), adrenoleukodystrofia, choroba tangierska, choroba Stargardta (Fundus flavimaculatus), cholestaza, choroba Grönblada–Strandberga (Pseudoxanthoma elasticum), hiperplazja, rodzinna hypoapoproteinemia, barwnikowe zwyrodnienie siatkówki (Retinitis pigmentosa) i inne[10].

Budowa[edytuj | edytuj kod]

Budowa importera ABC: Kompleks BtuCD z białkiem wiążącym. BtuCD jest transporterem ABC przenoszącym witaminę B12 od periplazmatycznego białka wiążącego do cytoplazmy w Escherichia coli[11].

Wspólną cechą transporterów ABC jest posiadanie domeny transmembranowej (TMD, Transmembrane Domain) oraz domeny wiążącej ATP (NBD, Nucleotide Binding Domain). Rejon transmembranowy składa się z helis alfa i jest odpowiedzialny za wiązanie transportowanego substratu. W przypadku większości eksporterów N-terminalna domena transmembranowa i C-terminalna domena ABC są połączone w jeden łańcuch polipeptydowy tworząc układ TMD-NBD-TMD-NBD (np. eksporter Hyl B pochodzący z E.coli). Importery posiadają natomiast odwróconą organizację (NBD-TMD-NBD-TMD) - w tym wypadku domena wiążąca ATP posiada lokalizację N-terminalną. Przykładem może być tutaj białko Mac B z E.coli odpowiedzialne za odporność bakterii na makrolidy[3][9].

Przypisy

  1. Ponte-Sucre, A (editor) (2009). ABC Transporters in Microorganisms. Caister Academic Press
  2. PM. Jones, AM. George. The ABC transporter structure and mechanism: perspectives on recent research.. „Cell Mol Life Sci”. 61 (6), s. 682-99, Mar 2004. doi:10.1007/s00018-003-3336-9. PMID 15052411. 
  3. 3,0 3,1 3,2 AL. Davidson, E. Dassa, C. Orelle, J. Chen. Structure, function, and evolution of bacterial ATP-binding cassette systems.. „Microbiol Mol Biol Rev”. 72 (2), s. 317-64, table of contents, Jun 2008. doi:10.1128/MMBR.00031-07. PMID 18535149. 
  4. GA. Cangelosi, RG. Ankenbauer, EW. Nester. Sugars induce the Agrobacterium virulence genes through a periplasmic binding protein and a transmembrane signal protein.. „Proc Natl Acad Sci U S A”. 87 (17), s. 6708-12, Sep 1990. PMID 2118656. 
  5. JM. Kemner, X. Liang, EW. Nester. The Agrobacterium tumefaciens virulence gene chvE is part of a putative ABC-type sugar transport operon.. „J Bacteriol”. 179 (7), s. 2452-8, Apr 1997. PMID 9079938. 
  6. AL. Davidson, J. Chen. ATP-binding cassette transporters in bacteria.. „Annu Rev Biochem”. 73, s. 241-68, 2004. doi:10.1146/annurev.biochem.73.011303.073626. PMID 15189142. 
  7. Z. Zhou, KA. White, A. Polissi, C. Georgopoulos i inni. Function of Escherichia coli MsbA, an essential ABC family transporter, in lipid A and phospholipid biosynthesis.. „J Biol Chem”. 273 (20), s. 12466-75, May 1998. PMID 9575204. 
  8. RK. Poole, F. Gibson, G. Wu. The cydD gene product, component of a heterodimeric ABC transporter, is required for assembly of periplasmic cytochrome c and of cytochrome bd in Escherichia coli.. „FEMS Microbiol Lett”. 117 (2), s. 217-23, Apr 1994. PMID 8181727. 
  9. 9,0 9,1 Goffeau, A.; B. de Hertogh; P.V. Baret. 2004. "ABC Transporters" (DOI:10.1016/B0-12-443710-9/00560-3). W: Encyclopedia of Biological Chemistry (ISBN 0-12-443710-9). Vol. 1.
  10. A. Pohl, PF. Devaux, A. Herrmann. Function of prokaryotic and eukaryotic ABC proteins in lipid transport.. „Biochim Biophys Acta”. 1733 (1), s. 29-52, Mar 2005. doi:10.1016/j.bbalip.2004.12.007. PMID 15749056. 
  11. RN. Hvorup, BA. Goetz, M. Niederer, K. Hollenstein i inni. Asymmetry in the structure of the ABC transporter-binding protein complex BtuCD-BtuF.. „Science”. 317 (5843), s. 1387-90, Sep 2007. doi:10.1126/science.1145950. PMID 17673622.