Блог

Aug 09, 2023

О взаимодействии липидов и асимметричной динамике вырожденного NBS транспортера ABC

Том коммуникативной биологии

Биология связи, том 6, Номер статьи: 149 (2023) Цитировать эту статью

829 Доступов

1 Цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Белки, ассоциированные с множественной лекарственной устойчивостью, являются экспортерами семейства ABC C. Они имеют решающее значение в фармакологии, поскольку транспортируют различные субстраты через мембраны. Однако роль вырожденного сайта связывания нуклеотидов (NBS) остается неясной, как и взаимодействие с окружающей липидной средой. Здесь мы предлагаем динамический и структурный обзор MRP1 ок. Моделирование молекулярной динамики 110 мкс. Связывание АТФ с NBS1, вероятно, поддерживается на протяжении нескольких транспортных циклов. Асимметричное поведение NBD обеспечивается за счет более низкой передачи сигнала от NBD1 к остальной части белка из-за отсутствия шаровидной конформации между NBD1 и связывающими спиралями. Несмотря на то, что окружающие липиды играют активную роль в аллостерической связи между субстрат-связывающим карманом и NBD, наши результаты показывают, что липидный состав оказывает ограниченное влияние, в основном за счет влияния на кинетику транспорта. Мы полагаем, что нашу работу можно распространить на другие вырожденные белки NBS ABC и дать подсказки для расшифровки механических различий между транспортерами ABC.

Транспортеры АТФ-связывающей кассеты (ABC) принадлежат к одному из крупнейших суперсемейств транс-царства белков. Структурное разрешение нескольких транспортеров ABC привело к различным конформациям (а именно: обращенной внутрь — IF, обращенной наружу — OF и окклюдированной), которые иллюстрируют попеременный доступ как наиболее вероятную модель для рационализации транслокации субстрата в транспортном цикле1. 2,3. Структуры транспортера ABC состоят как минимум из двух трансмембранных доменов (TMD), состоящих из шести трансмембранных спиралей (TMH). TMD связаны с двумя нуклеотидсвязывающими доменами (NBD), которые эволюционно консервативны у разных видов. Транспортный цикл ABC требует связывания двух молекул АТФ и энергии, высвобождаемой при гидролизе хотя бы одной из них3,4,5,6,7. Молекулы АТФ связываются на границе раздела димера NBD, который принимает нековалентное псевдосимметричное расположение «голова к хвосту»; позволяя формировать два сайта связывания нуклеотидов (NBS). Оба NBS образованы консервативными A- и B-мотивами Уокера, A-, Q- и H-петлями одного NBD, а также сигнатурной последовательностью ABC и X-петлей другого NBD4,5,7,8.

За исключением нескольких членов (т.е. CFTR, ABCA4, ABCD4, SUR1/2)2,3,9,10, эукариотические переносчики ABC являются экспортерами, т.е. они вытесняют субстраты во внеклеточный компартмент. Эукариотические переносчики ABC раньше подразделялись на семейства типа I (ABCB, ABCC, ABCD) и типа II (ABCA, ABCG). Недавно структурные и функциональные различия транспортеров ABC привели к новой классификации, основанной на сворачивании2,3, в которой предыдущие экспортеры типа I и типа II приняли складку типа IV и V соответственно.

Белки, ассоциированные с множественной лекарственной устойчивостью (MRP), представляют собой вырожденные NBS-транспортеры ABC3,4,5,7,8. В неканоническом NBS1 каталитический глутамат Уокера B, тирозин A-петли и первый остаток глицина сигнатурного мотива ABC мутированы в остатки аспартата, триптофана и валина соответственно. Эти мутации были связаны со значительно более низкой активностью АТФазы и более высокой аффинностью связывания АТФ с вырожденным NBS14,7. Эти наблюдения недавно привели к разработке новой асимметричной модели функции NBD, которая может влиять на динамику и функцию всего транспортера3,7. Функция и кинетика бычьего ABCC1/MRP1 (bMRP1) были тщательно и тщательно исследованы путем объединения структурной информации, полученной в результате экспериментов по криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ) и резонансного переноса энергии по одиночным молекулам (smFRET)5. Несмотря на надежную информацию, полученную в результате разрешения структуры bMRP1, наблюдались необъяснимые различия между экспортерами ABCB и ABCC, частично из-за среды на основе неродных детергентов, используемой для экспериментов с bMRP17,11.