미토콘드리아 운반체

Mitochondrial carrier
1okc opm.png
미토콘드리아 ADP/ATP 캐리어
식별자
기호.Mito_carr
팜PF00153
인터프로IPR018108
프로 사이트PDOC00189
SCOP21okc/SCOPe/SUPFAM
TCDB2. A.29
OPM 슈퍼 패밀리21
OPM단백질1 OK
MC 슈퍼 패밀리
식별자
기호.?
인터프로IPR023395

미토콘드리아 운반체는 미토콘드리아의 [1]막을 가로질러 분자를 전달하는 용질 운반체 패밀리 25로부터의 단백질이다.미토콘드리아 운반체는 운반체 분류 데이터베이스에도 분류되어 있다.미토콘드리아 캐리어(MC) 슈퍼패밀리는 원래의 미토콘드리아 캐리어(MC) 패밀리(TC# 2.A.29)와 미토콘드리아 내/외막 융합(MMF) 패밀리(TC# 1.N.6)[2]를 모두 포함하도록 확장되었다.

계통발생학

MC패밀리(SLC25)(TC# 2.A.29)의 구성원은 핵으로 부호화되어 있지만 진핵생물 소기관에서만 발견된다.대부분은 미토콘드리아에서 발견되지만, 일부는 동물의 과산화소체, 혐기성 균류의 하이드로노솜, 그리고 식물의 아밀로플라스에서 발견됩니다.

SLC25는 인간에서 가장 큰 용질 운반체 패밀리입니다.인간 게놈에서 53개, 탈리아나에서 58개, 세레비시아에서 35개가 확인되었다.인간 SLC25 단백질의 약 30%의 기능은 알려져 있지 않지만, 대부분의 효모 상동체는 기능적으로 확인되었다.[3][4]기능 할당에 대해서는, 「TCDB」를 참조해 주세요.

기능.

많은 MC 단백질은 하나의 용질을 다른 용질(항체)과 교환하는 것을 우선적으로 촉매한다.에너지 전달에 관여하는 다양한 기질 캐리어 단백질은 미토콘드리아 및 페르옥시좀과 같은 다른 진핵생물 유기체에서 발견되어 무기 이온, 뉴클레오티드, 아미노산, 케토산 및 보조 인자의 [5][6][7][8]막간 이동을 용이하게 한다.이러한 단백질은 다음을 포함한다.

대사물 수송을 포함한 이러한 단백질의 기능적 측면은 Dr.에 의해 검토되었다.페르디난도 팔미에리와 치로 레오나르도 피에리 박사(2010).[12][13][14]미토콘드리아 보균자의 결함으로 인한 질병은 Palmieri 등에 의해 검토된다.(2008) 및 Gutiérez-Aguilar 및 Baines 2013.[15][16]산화적 인산화 이외의 미토콘드리아 기능에 관여하는 미토콘드리아 운반체 유전자의 돌연변이는 카르니틴/아실카르니틴 운반체 결핍증, HH 증후군, 아스파르트산/아스파르트산 이소폼2 결핍증, 아미시 소두증 및 신생아 근클로니트 간질 뇌전증의 원인이 된다.이러한 장애는 중간 신진대사에서 영향을 받는 운반체의 생리적인 역할에 따라 특정 대사 부전 기능에 의해 특징지어진다.미토콘드리아에 산화인산화 기질인 무기인산염과 ADP를 공급하는 미토콘드리아 운반체의 결함은 에너지 [15]생산 결함으로 특징지어지는 질병의 원인이 된다.트랜스포터와 게이트의 중간에서 기판결합에 관여하는 잔류물이 확인 및 [8]분석되었다.

구조.

MC 패밀리(인간 SLC25 패밀리)의 투과효소는 6개의 막간 α-헬리스를 가진다.단백질은 약 300개의 잔류물로 상당히 균일한 크기를 가지고 있다.그들은 2개의 스패너를 코드하는 유전 요소가 6개의 [17]스패너를 코드하는 1개를 생성하는 2개의 유전자 내 3배법에 의해 생겨났다.이 사건은 미토콘드리아가 진핵 [18]세포 내에서 처음으로 특화된 내공생체 기능을 발달시켰던 20억 년 전에 일어났을지도 모른다.MC 패밀리의 구성원은 기능적이고 구조적인 단량체이지만 초기 보고서에 따르면 [3][4]이합체라고 합니다.

대부분의 MC 단백질은 각각 길이가 약 100개의 아미노산 잔기의 3회 반복을 나타내는 1차 구조를 포함하고 있으며, N과 C 말미니 모두 막간 공간을 향하고 있다.모든 캐리어에는 MCF 모티브라고 불리는 공통 시퀀스가1개 또는 2개의 시그니처 [1]시퀀스에 약간의 변화가 있는 반복된 각 영역에 포함되어 있습니다.

확인된 미토콘드리아 캐리어 패밀리 중 ADP/ATP 캐리어(AAC; TC# 2.A.29.1.1)는 ADP를 미토콘드리아로 수입하고 합성 [19]후 미토콘드리아와 사이토솔에서 ATP를 내보내는 역할을 한다.AAC는 분해 가능한 염기서열이 결여된 상태로 합성되는 일체형 막 단백질이지만, 대신 내부 표적 [20]정보를 포함한다.그것은 막에 대해 기울어진 6개의 막 통과 헬리스를 가진 바구니 모양의 구조로 구성되어 있으며, 그 중 3개는 프롤릴 [1]잔류물의 존재로 인해 "꼬여졌다".

운반 메커니즘에 중요한 잔류물은 대칭적인 반면, 기질 결합에 관여하는 잔류물은 기질의 비대칭을 반영하는 비대칭적인 것이다.반복 배열에서 잔류물의 대칭을 채점함으로써 로빈슨 외.(2008) 수송에 중요한 기판 결합 사이트와 염교 네트워크를 특정했다.대칭 분석은 잔류물의 역할을 평가하고 특성화되지 않은 운반체의 [21]기판의 화학적 식별성에 대한 단서를 제공한다.

미토콘드리아 ADP/ATP 운반체에는 두 가지 다른 상태가 있다.그것은 기질 결합 부위는 소의 미토콘드리아 ADP/ATP 통신사 프로그램 데이터베이스 포지티브는 시토졸과 융합성은intermembrane 공간 접근할 수 있는 하나는 세포질 상태, carboxyatractyloside에 구애 받는다고,:1OKC/PDB:2C3E,[22][23]은 효모 ADP/ATP 모함 Aac2p 프로그램 데이터베이스:4C9G/PDB:4C9H,[24]은 효모 ADP/ATP 모함 Aac3p 프로그램 데이터베이스:4.C9J/PDB:4C9Q,[24] 다른 하나는 기질결합부위가 미토콘드리아 매트릭스, 즉 진균성 미토콘드리아 ADP/ATP 캐리어 PDB: 6GCI에 [25]접근할 수 있는 봉크렉산에 의해 억제된 매트릭스 상태.또한 칼슘결합상태 PDB: 4ZCU/PDB: 4N5X의 미토콘드리아 ATP-Mg/Pi담체 및 다른 조절상태의 미토콘드리아 아스파르트산/글루탐산담체: 4P5X/PDB: 460P: 460P: 4P: 4P: 4NB의 미토콘드리아 ATP-Mg/Pi담체 칼슘조절영역 구조가 있다.

기판

미토콘드리아 운반체는 아미노산, 케토산, 뉴클레오티드, 무기 이온 및 보조 인자를 미토콘드리아 내막을 통해 운반한다.트랜스포터는 3중 의사대칭성을 [29]갖는 6개의 막간 알파-헬리크로 구성된다.

MC 패밀리의 이송된 기판은 캐비티 바닥에 결합할 수 있으며, 전위는 '피트'[30]에서 '채널' 구성으로 과도적인 전환을 일으킨다.AAC의 억제제인 카르복시아트랙틸로시드는 아마도 ADP가 결합하는 곳에서 외부 표면의 피트 안에 결합하여 운반 주기를 차단할 것이다.또 다른 억제제인 봉크렉산은 피트가 매트릭스를 향해 있는 두 번째 형태를 안정시키는 것으로 여겨진다.이러한 형태에서 억제제는 ATP 결합 부위에 결합할 수 있다.TMS의 잔류물에 대한 기능적 및 구조적 역할이 [31][32]제안되었다.운반체의 미토콘드리아 운반체 특징인 Px[D/E]xx[K/R]는 아마도 이러한 단백질의 생물 [33]형성과 운반 활동 모두에 관여할 것이다.호몰로그는 미미바이러스 게놈에서 확인되었으며 dATP 및 dTTP의 [34]전달체인 것으로 나타났다.

운반되는 화합물의 예는 다음과 같습니다.

예

이 도메인을 포함하는 인간 단백질은 다음과 같다.

효모 Ugo1은 MMF 계열의 한 예이지만, 이 단백질은 인간의 정형외과가 없다.

레퍼런스

  1. ^ a b c Nury, H.; Dahout-Gonzalez, C.; Trézéguet, V.; Lauquin, G.J.M.; Brandolin, G.; Pebay-Peyroula, E. (2006). "Relations between structure and function of the mitochondrial ADP/ATP carrier". Annu. Rev. Biochem. 75: 713–41. doi:10.1146/annurev.biochem.75.103004.142747. PMID 16756509.
  2. ^ Kuan J, Saier MH (October 1993). "Expansion of the mitochondrial carrier family". Research in Microbiology. 144 (8): 671–2. doi:10.1016/0923-2508(93)90073-B. PMID 8140286.
  3. ^ a b Bamber L, Harding M, Monné M, Slotboom DJ, Kunji ER (June 2007). "The yeast mitochondrial ADP/ATP carrier functions as a monomer in mitochondrial membranes". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (26): 10830–4. Bibcode:2007PNAS..10410830B. doi:10.1073/pnas.0703969104. PMC 1891095. PMID 17566106.
  4. ^ a b Bamber L, Harding M, Butler PJ, Kunji ER (October 2006). "Yeast mitochondrial ADP/ATP carriers are monomeric in detergents". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103 (44): 16224–9. Bibcode:2006PNAS..10316224B. doi:10.1073/pnas.0607640103. PMC 1618811. PMID 17056710.
  5. ^ Klingenberg M (March 1990). "Mechanism and evolution of the uncoupling protein of brown adipose tissue". Trends in Biochemical Sciences. 15 (3): 108–12. doi:10.1016/0968-0004(90)90194-G. PMID 2158156.
  6. ^ Nelson DR, Lawson JE, Klingenberg M, Douglas MG (April 1993). "Site-directed mutagenesis of the yeast mitochondrial ADP/ATP translocator. Six arginines and one lysine are essential". Journal of Molecular Biology. 230 (4): 1159–70. doi:10.1006/jmbi.1993.1233. PMID 8487299.
  7. ^ Jank B, Habermann B, Schweyen RJ, Link TA (November 1993). "PMP47, a peroxisomal homologue of mitochondrial solute carrier proteins". Trends in Biochemical Sciences. 18 (11): 427–8. doi:10.1016/0968-0004(93)90141-9. PMID 8291088.
  8. ^ a b Monné M, Palmieri F, Kunji ER (March 2013). "The substrate specificity of mitochondrial carriers: mutagenesis revisited". Molecular Membrane Biology. 30 (2): 149–59. doi:10.3109/09687688.2012.737936. PMID 23121155. S2CID 1837739.
  9. ^ a b Dolce V, Cappello AR, Capobianco L (July 2014). "Mitochondrial tricarboxylate and dicarboxylate-tricarboxylate carriers: from animals to plants". IUBMB Life. 66 (7): 462–71. doi:10.1002/iub.1290. PMID 25045044. S2CID 21307218.
  10. ^ Palmieri F (June 1994). "Mitochondrial carrier proteins". FEBS Letters. 346 (1): 48–54. doi:10.1016/0014-5793(94)00329-7. PMID 8206158. S2CID 35726914.
  11. ^ Walker JE (1992). "The mitochondrial transporter family". Curr. Opin. Struct. Biol. 2 (4): 519–526. doi:10.1016/0959-440X(92)90081-H.
  12. ^ Palmieri F (February 2004). "The mitochondrial transporter family (SLC25): physiological and pathological implications". Pflügers Archiv. 447 (5): 689–709. doi:10.1007/s00424-003-1099-7. PMID 14598172. S2CID 25304722.
  13. ^ Palmieri F, Rieder B, Ventrella A, Blanco E, Do PT, Nunes-Nesi A, Trauth AU, Fiermonte G, Tjaden J, Agrimi G, Kirchberger S, Paradies E, Fernie AR, Neuhaus HE (November 2009). "Molecular identification and functional characterization of Arabidopsis thaliana mitochondrial and chloroplastic NAD+ carrier proteins". The Journal of Biological Chemistry. 284 (45): 31249–59. doi:10.1074/jbc.M109.041830. PMC 2781523. PMID 19745225.
  14. ^ Palmieri F, Pierri CL (2010-01-01). "Mitochondrial metabolite transport". Essays in Biochemistry. 47: 37–52. doi:10.1042/bse0470037. PMID 20533899.
  15. ^ a b Palmieri F (2008-08-01). "Diseases caused by defects of mitochondrial carriers: a review". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 1777 (7–8): 564–78. doi:10.1016/j.bbabio.2008.03.008. PMID 18406340.
  16. ^ Gutiérrez-Aguilar M, Baines CP (September 2013). "Physiological and pathological roles of mitochondrial SLC25 carriers". The Biochemical Journal. 454 (3): 371–86. doi:10.1042/BJ20121753. PMC 3806213. PMID 23988125.
  17. ^ Palmieri F (2013-06-01). "The mitochondrial transporter family SLC25: identification, properties and physiopathology". Molecular Aspects of Medicine. 34 (2–3): 465–84. doi:10.1016/j.mam.2012.05.005. PMID 23266187.
  18. ^ Kuan J, Saier MH (1993-01-01). "The mitochondrial carrier family of transport proteins: structural, functional, and evolutionary relationships". Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. 28 (3): 209–33. doi:10.3109/10409239309086795. PMID 8325039.
  19. ^ Kunji, Edmund R. S.; Aleksandrova, Antoniya; King, Martin S.; Majd, Homa; Ashton, Valerie L.; Cerson, Elizabeth; Springett, Roger; Kibalchenko, Mikhail; Tavoulari, Sotiria (2016). "The transport mechanism of the mitochondrial ADP/ATP carrier" (PDF). Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research. 1863 (10): 2379–2393. doi:10.1016/j.bbamcr.2016.03.015. ISSN 0006-3002. PMID 27001633.
  20. ^ Ryan MT, Müller H, Pfanner N (July 1999). "Functional staging of ADP/ATP carrier translocation across the outer mitochondrial membrane". The Journal of Biological Chemistry. 274 (29): 20619–27. doi:10.1074/jbc.274.29.20619. PMID 10400693.
  21. ^ Robinson AJ, Overy C, Kunji ER (November 2008). "The mechanism of transport by mitochondrial carriers based on analysis of symmetry". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (46): 17766–71. Bibcode:2008PNAS..10517766R. doi:10.1073/pnas.0809580105. PMC 2582046. PMID 19001266.
  22. ^ Pebay-Peyroula, Eva; Dahout-Gonzalez, Cécile; Kahn, Richard; Trézéguet, Véronique; Lauquin, Guy J.-M.; Brandolin, Gérard (2003). "Structure of mitochondrial ADP/ATP carrier in complex with carboxyatractyloside". Nature. 426 (6962): 39–44. Bibcode:2003Natur.426...39P. doi:10.1038/nature02056. ISSN 1476-4687. PMID 14603310. S2CID 4338748.
  23. ^ Nury, H.; Dahout-Gonzalez, C.; Trézéguet, V.; Lauquin, G.; Brandolin, G.; Pebay-Peyroula, E. (2005). "Structural basis for lipid-mediated interactions between mitochondrial ADP/ATP carrier monomers". FEBS Letters. 579 (27): 6031–6036. doi:10.1016/j.febslet.2005.09.061. ISSN 0014-5793. PMID 16226253. S2CID 30874107.
  24. ^ a b Ruprecht, Jonathan J.; Hellawell, Alex M.; Harding, Marilyn; Crichton, Paul G.; McCoy, Airlie J.; Kunji, Edmund R. S. (2014). "Structures of yeast mitochondrial ADP/ATP carriers support a domain-based alternating-access transport mechanism". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (4): E426–434. Bibcode:2014PNAS..111E.426R. doi:10.1073/pnas.1320692111. ISSN 1091-6490. PMC 3910652. PMID 24474793.
  25. ^ Ruprecht, Jonathan J.; King, Martin S.; Zögg, Thomas; Aleksandrova, Antoniya A.; Pardon, Els; Crichton, Paul G.; Steyaert, Jan; Kunji, Edmund R. S. (2019). "The Molecular Mechanism of Transport by the Mitochondrial ADP/ATP Carrier". Cell. 176 (3): 435–447.e15. doi:10.1016/j.cell.2018.11.025. ISSN 1097-4172. PMC 6349463. PMID 30611538.
  26. ^ Harborne, Steven P. D.; Ruprecht, Jonathan J.; Kunji, Edmund R. S. (2015). "Calcium-induced conformational changes in the regulatory domain of the human mitochondrial ATP-Mg/Pi carrier". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 1847 (10): 1245–1253. doi:10.1016/j.bbabio.2015.07.002. ISSN 0006-3002. PMC 4562336. PMID 26164100.
  27. ^ Yang, Qin; Brüschweiler, Sven; Chou, James J. (2014). "A self-sequestered calmodulin-like Ca²⁺ sensor of mitochondrial SCaMC carrier and its implication to Ca²⁺-dependent ATP-Mg/P(i) transport". Structure. 22 (2): 209–217. doi:10.1016/j.str.2013.10.018. ISSN 1878-4186. PMC 3946054. PMID 24332718.
  28. ^ Thangaratnarajah, Chancievan; Ruprecht, Jonathan J.; Kunji, Edmund R. S. (2014). "Calcium-induced conformational changes of the regulatory domain of human mitochondrial aspartate/glutamate carriers". Nature Communications. 5: 5491. Bibcode:2014NatCo...5.5491T. doi:10.1038/ncomms6491. ISSN 2041-1723. PMC 4250520. PMID 25410934.
  29. ^ Kunji ER, Robinson AJ (August 2010). "Coupling of proton and substrate translocation in the transport cycle of mitochondrial carriers". Current Opinion in Structural Biology. 20 (4): 440–7. doi:10.1016/j.sbi.2010.06.004. PMID 20598524.
  30. ^ Kunji ER, Robinson AJ (2006-10-01). "The conserved substrate binding site of mitochondrial carriers". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 1757 (9–10): 1237–48. doi:10.1016/j.bbabio.2006.03.021. PMID 16759636.
  31. ^ Cappello AR, Curcio R, Valeria Miniero D, Stipani I, Robinson AJ, Kunji ER, Palmieri F (October 2006). "Functional and structural role of amino acid residues in the even-numbered transmembrane alpha-helices of the bovine mitochondrial oxoglutarate carrier". Journal of Molecular Biology. 363 (1): 51–62. doi:10.1016/j.jmb.2006.08.041. PMID 16962611.
  32. ^ Cappello AR, Miniero DV, Curcio R, Ludovico A, Daddabbo L, Stipani I, Robinson AJ, Kunji ER, Palmieri F (June 2007). "Functional and structural role of amino acid residues in the odd-numbered transmembrane alpha-helices of the bovine mitochondrial oxoglutarate carrier". Journal of Molecular Biology. 369 (2): 400–12. doi:10.1016/j.jmb.2007.03.048. PMID 17442340.
  33. ^ Zara V, Ferramosca A, Capobianco L, Baltz KM, Randel O, Rassow J, Palmieri F, Papatheodorou P (December 2007). "Biogenesis of yeast dicarboxylate carrier: the carrier signature facilitates translocation across the mitochondrial outer membrane". Journal of Cell Science. 120 (Pt 23): 4099–106. doi:10.1242/jcs.018929. PMID 18032784.
  34. ^ Monné M, Robinson AJ, Boes C, Harbour ME, Fearnley IM, Kunji ER (April 2007). "The mimivirus genome encodes a mitochondrial carrier that transports dATP and dTTP". Journal of Virology. 81 (7): 3181–6. doi:10.1128/JVI.02386-06. PMC 1866048. PMID 17229695.

외부 링크