معلومة

هل تقارب الإنزيم أو الناقل لركائزه أو المذاب يتأثر بالأحماض الأمينية في موقع الارتباط؟

هل تقارب الإنزيم أو الناقل لركائزه أو المذاب يتأثر بالأحماض الأمينية في موقع الارتباط؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يشير تقارب إنزيم أو ناقل بروتين إلى قوة ارتباط الركيزة / المذاب. الإنزيم ذو التقارب العالي يربط ركائزه بقوة أكبر من نظيره ذو التقارب الأقل. هل التقارب دائمًا دالة في بنية البروتين للإنزيم؟ إذا كان الإنزيم نفسه في نوعين مختلفين لهما ارتباطات مختلفة مع الركيزة ، فهل يشير ذلك إلى وجود اختلافات في الأحماض الأمينية في مواقع ارتباط الإنزيم في النوعين؟


في رد فعل يتبع حركية التشبع ، Kم هو أساسًا تركيز الركيزة / الترابط الذي يكون فيه معدل التفاعل نصف المعدل الأقصى (أو تكون مواقع الربط نصف مشبعة).

المعنى البيوفيزيائي لـ K.م سيعتمد على النموذج الأساسي. على سبيل المثال ، في تقريب التوازن لنموذج Michaelis-Menten ، K.م هو نفس ثابت التفكك (للإنزيم والركيزة). في نموذج Briggs-Haldane (تقريب شبه ثابت للحالة) ، يكون معقدًا بعض الشيء: Kم = (كص + كقط)/كF.

بشكل عام ، قاعدة الإبهام هي أن انخفاض K.م أسرع سوف يكون رد الفعل مشبعًا.

هل التقارب دائمًا دالة في بنية البروتين للإنزيم؟ إذا درس شخص ما نفس الإنزيم في نوعين مختلفين ولاحظ أن الإنزيم له ارتباطات مختلفة في نوعين ، فهل يشير ذلك إلى أنه قد يكون هناك اختلاف طفيف في مكون الأحماض الأمينية الرئيسية في مواقع ارتباط الإنزيم بين هذين النوعين؟

يرجع سبب كل خاصية للبروتين تقريبًا (وليس مجرد تقارب تجاه الليجند) إلى تركيبته الكيميائية وبنيته. على الرغم من أنها تشارك بشكل مباشر في الارتباط ، فإن الأحماض الأمينية في موقع الربط ليست هي المساهم الوحيد في التقارب. الأحماض الأمينية الأخرى التي تعتبر ضرورية للبنية العامة للبروتين مهمة أيضًا في الحفاظ على الوظيفة.


سأضيف إلى الإجابة عن طريقWYSIWYG عن طريق قلب سؤالك: "إذا قمت بتغيير الأحماض الأمينية في موقع الربط ، فهل سيؤثر هذا على تقارب البروتين مع الترابط *؟"

الجواب على هذا هو نعم، وبالنسبة إلى الإنزيم ، يمكنك تغيير خصوصية الركيزة تمامًا ، كما يمكن للمرء أن يكتشف من قراءة هذه المراجعة التي كتبها ويلسون وأغارد.

ومع ذلك ، يجب على المرء أيضًا أن يدرك أن تغيير المخلفات في أجزاء من البروتين خارج موقع ربط الترابط يمكن أن يؤثر أيضًا على تقارب الارتباط - انظر ، على سبيل المثال ، هذه الورقة التي كتبها Oue وآخرون.

[* هذا يجعل السؤال أكثر عمومية ليشمل البروتينات الأخرى التي تربط الروابط مثل مستقبلات الغشاء والبروتينات الناقلة مثل الهيموجلوبين.]


هل تقارب الإنزيم أو الناقل لركائزه أو المذاب يتأثر بالأحماض الأمينية في موقع الارتباط؟ - مادة الاحياء

الجلوتامين هو حمض أميني له عدد كبير من الوظائف في علم وظائف الأعضاء والسرطان.

الخلايا السرطانية مدمنة على الجلوتامين.

هناك العديد من ناقلات الجلوتامين في غشاء البلازما لخلايا الثدييات.

تحفز الخلايا السرطانية ناقلات انتقائية لتلبية متطلباتها العالية من الجلوتامين.

يمكن لبعض ناقلات الجلوتامين أن تكون أهدافًا للأدوية في علاج السرطان.


محتويات

تستخدم ناقلات ABC طاقة ارتباط ATP والتحلل المائي لنقل ركائز مختلفة عبر الأغشية الخلوية. وهي مقسمة إلى ثلاث فئات وظيفية رئيسية. في بدائيات النوى ، المستوردين التوسط في امتصاص العناصر الغذائية في الخلية. تشمل الركائز التي يمكن نقلها الأيونات والأحماض الأمينية والببتيدات والسكريات والجزيئات الأخرى المحبة للماء في الغالب. تحمي المنطقة الممتدة للغشاء لناقل ABC الركائز المحبة للماء من الدهون في طبقة الغشاء الثنائية وبالتالي توفر مسارًا عبر غشاء الخلية. حقيقيات النوى لا تمتلك أي مستوردين. المصدرين أو التدفق، الموجودة في كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى ، تعمل كمضخات تقذف السموم والأدوية خارج الخلية. في البكتيريا سالبة الجرام ، يقوم المصدرون بنقل الدهون وبعض السكريات من السيتوبلازم إلى المحيط المحيط. لا تعمل المجموعة الفرعية الثالثة من بروتينات ABC كناقلات ، ولكنها تشارك في عمليات الترجمة وإصلاح الحمض النووي. [4]

تحرير بدائية النواة

تعتبر ناقلات ABC البكتيرية ضرورية في حيوية الخلية ، والفوعة ، والإمراضية. [1] [4] أنظمة امتصاص الحديد ABC ، ​​على سبيل المثال ، من العوامل الهامة المؤثرة على الفوعة. [11] تستخدم مسببات الأمراض حامض الحديد ، مثل إنتيروباكتين ، لتنظيف الحديد المركب مع البروتينات أو كريات الدم الحمراء المرتبطة بالحديد. هذه هي جزيئات مخلب الحديد عالية التقارب التي تفرزها البكتيريا وتعيد امتصاص الحديد في مجمعات الحديد حامض الحديد. الجين chvE-gguAB في أغروباكتريوم توميفاسيانز يشفر مستوردي الجلوكوز والجالاكتوز المرتبطين أيضًا بالفوعة. [12] [13] تعتبر الناقلات حيوية للغاية في بقاء الخلية بحيث تعمل كنظم بروتينية تتصدى لأي تغيير غير مرغوب فيه يحدث في الخلية. على سبيل المثال ، يتم موازنة الزيادة المميتة المحتملة في القوة التناضحية عن طريق تنشيط ناقلات ABC التي تتوسط امتصاص المواد المذابة. [14] بخلاف العمل في النقل ، تشارك بعض بروتينات ABC البكتيرية أيضًا في تنظيم العديد من العمليات الفسيولوجية. [4]

في أنظمة التدفق البكتيري ، تشتمل بعض المواد التي تحتاج إلى البثق من الخلية على مكونات سطحية للخلية البكتيرية (مثل السكريات المحفظة ، وعديدات السكاريد الدهنية ، وحمض تيكويك) ، والبروتينات المشاركة في التسبب البكتيري (مثل انحلال الدم ، والبروتين المرتبط بالهيم ، والقلوية البروتياز) ، الهيم ، الإنزيمات المحللة للماء ، بروتينات الطبقة S ، عوامل الكفاءة ، السموم ، المضادات الحيوية ، البكتريوسينات ، المضادات الحيوية الببتيدية ، العقاقير و Siderophores. [15] كما أنها تلعب أدوارًا مهمة في مسارات التخليق الحيوي ، بما في ذلك التخليق الحيوي لعديد السكاريد خارج الخلية [16] والتكوين الحيوي للسيتوكروم. [17]

تحرير حقيقيات النوى

على الرغم من أن معظم ناقلات ABC حقيقية النواة عبارة عن دفق مياه ، إلا أن بعضها لا يشارك بشكل مباشر في نقل الركائز. في منظم غشاء التليف الكيسي (CFTR) وفي مستقبلات السلفونيل يوريا (SUR) ، يرتبط التحلل المائي ATP بتنظيم فتح وإغلاق القنوات الأيونية التي يحملها بروتين ABC نفسه أو بروتينات أخرى. [5]

تشارك ناقلات ABC البشرية في العديد من الأمراض التي تنشأ من تعدد الأشكال في جينات ABC ونادرًا ما تكون بسبب الفقد الكامل لوظيفة بروتينات ABC المفردة. [18] تشمل هذه الأمراض أمراض مندلية والاضطرابات الوراثية المعقدة مثل التليف الكيسي ، حثل الغدة الكظرية ، مرض ستارغاردت ، مرض طنجة ، نقص المناعة ، ركود صفراوي عائلي متقدم داخل الكبد ، متلازمة دوبين جونسون ، الورم الكاذب المرن ، نقص سكر الدم المفرط في الدم الناتج عن الطفولة بسبب البؤرة. تضخم ، داء الأرومة الحديديّة وفقر الدم المرتبط بالكروموسوم X ، الضمور البقعي المرتبط بالعمر ، نقص بروتينات الدم العائلي ، التهاب الشبكية الصباغي ، ضمور القضيب المخروطي ، وغيرها. [5] عائلة ABCB البشرية (MDR / TAP) مسؤولة عن مقاومة الأدوية المتعددة (MDR) ضد مجموعة متنوعة من الأدوية غير المرتبطة بنيوياً. ABCB1 أو MDR1 P-glycoprotein يشارك أيضًا في العمليات البيولوجية الأخرى التي يكون نقل الدهون هو الوظيفة الرئيسية لها. وجد أنه يتوسط في إفراز الستيرويد الألدوستيرون بواسطة الغدة الكظرية ، وقد أدى تثبيطه إلى منع هجرة الخلايا المناعية المتغصنة ، [19] من المحتمل أن يكون مرتبطًا بالنقل الخارجي لعامل تنشيط الصفائح الدموية الدهنية (PAF). تم الإبلاغ أيضًا عن أن ABCB1 يتوسط في نقل الكورتيزول والديكساميثازون ، ولكن ليس من البروجسترون في الخلايا المنقولة ABCB1. يمكن لـ MDR1 أيضًا نقل الكوليسترول والنظائر قصيرة السلسلة وطويلة السلسلة من فسفاتيديل كولين (PC) ، وفوسفاتيديل إيثانولامين (PE) ، وفوسفاتيديلسيرين (PS) ، و sphingomyelin (SM) ، و glucosylceramide (GlcCer). يمكن أن يؤثر النقل متعدد الأنواع للدهون الداخلية المتنوعة من خلال ناقل MDR1 على توزيع الدهون عبر طبقة ، لا سيما الأنواع السائدة عادةً على نشرة غشاء البلازما الداخلية مثل PS و PE. [18]

في الآونة الأخيرة ، تم إثبات وجود ناقلات ABC داخل المشيمة ، مما يشير إلى أنها يمكن أن تلعب دورًا وقائيًا للجنين النامي ضد الكائنات الحية الغريبة. [20]

تشترك جميع بروتينات النقل ABC في تنظيم هيكلي يتكون من أربعة مجالات أساسية [21]. تتكون هذه المجالات من مجالين عبر الغشاء (T) ومجالين عصاري خلوي (A). يتناوب المجالان T بين الاتجاه المواجه للداخل والخارج ، ويتم تشغيل التناوب بواسطة التحلل المائي للأدينوزين ثلاثي الفوسفات أو ATP. يرتبط ATP بالوحدات الفرعية A ثم يتحلل بالماء لتشغيل التناوب ، لكن العملية الدقيقة التي يحدث بها هذا غير معروفة. يمكن أن توجد المجالات الأربعة في أربعة عديد ببتيدات منفصلة ، والتي تحدث في الغالب في البكتيريا ، أو موجودة في واحد أو اثنين من عديد الببتيدات متعددة المجالات. [10] عندما تكون البولي ببتيدات مجالًا واحدًا ، يمكن الإشارة إليها على أنها مجال كامل ، وعندما يكونان مجالين متعددين يمكن الإشارة إليهما على أنهما مجال نصف. [9] تم بناء كل نطاقات T من 10 غشاء يمتد على حلزونات ألفا ، والتي من خلالها يمكن للمادة المنقولة أن تعبر غشاء البلازما. أيضًا ، تحدد بنية المجالات T خصوصية كل بروتين ABC. في التشكل المواجه للداخل ، يكون موقع الربط على المجال A مفتوحًا مباشرة للحلول المائية المحيطة. يسمح هذا للجزيئات المحبة للماء بالدخول إلى موقع الربط مباشرة من النشرة الداخلية للطبقة الثنائية الفوسفورية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الوصول إلى فجوة في البروتين مباشرة من النواة الكارهة للماء للنشرة الداخلية للطبقة ثنائية الغشاء. يسمح هذا للجزيئات الكارهة للماء بالدخول إلى موقع الربط مباشرة من النشرة الداخلية للطبقة الثنائية الفوسفورية. بعد انتقال ATP بالطاقة إلى التشكل المواجه للخارج ، يتم تحرير الجزيئات من موقع الربط والسماح لها بالهروب إلى النشرة الخارجية أو مباشرة إلى الوسط خارج الخلية. [10]

السمة المشتركة لجميع ناقلات ABC هي أنها تتكون من مجالين مختلفين ، و مجال الغشاء (TMD) و ال مجال ربط النوكليوتيدات (NBD). يتكون TMD ، المعروف أيضًا باسم مجال الغشاء الممتد (MSD) أو مجال الغشاء المتكامل (IM) ، من حلزون ألفا ، مدمج في طبقة الغشاء الثنائية. يتعرف على مجموعة متنوعة من الركائز ويخضع لتغييرات توافقية لنقل الركيزة عبر الغشاء. تسلسل وبنية TMDs متغير ، مما يعكس التنوع الكيميائي للركائز التي يمكن نقلها. من ناحية أخرى ، يقع مجال شريط ربط NBD أو ATP (ABC) في السيتوبلازم وله تسلسل محفوظ للغاية. بنك دبي الوطني هو موقع ربط ATP. [22] في معظم المصدرين ، يتم دمج مجال الغشاء الطرفي N ونطاقات ABC للمحطة C كسلسلة واحدة متعددة الببتيد ، مرتبة على شكل TMD-NBD-TMD-NBD. مثال على ذلك هو بكتريا قولونية مصدر الهيموليزين HlyB. لدى المستوردين مؤسسة مقلوبة ، أي NBD-TMD-NBD-TMD ، حيث يكون مجال ABC هو N-terminal بينما يكون TMD هو C-terminal ، كما هو الحال في بكتريا قولونية بروتين MacB المسؤول عن مقاومة الماكروليد. [4] [5]

يتكون الهيكل الهيكلي لناقلات ABC من اثنين من TMDs واثنين من NBDs. قد تتحد أربع سلاسل فردية من عديد الببتيد بما في ذلك وحدتان فرعيتان من TMD ووحدتان فرعيتان من NBD ، لتشكيل a ناقل كامل مثل في بكتريا قولونية BtuCD [23] [24] مستورد يشارك في امتصاص فيتامين ب12. معظم المصدرين ، كما هو الحال في مصدر الأدوية المتعددة Sav1866 [25] من المكورات العنقودية الذهبية، تتكون من جهاز homodimer يتكون من اثنين نصف ناقلات أو مونومرات من TMD مدمجة في مجال ربط النيوكليوتيدات (NBD). غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى ناقل كامل لاكتساب الوظائف. تحتوي بعض ناقلات ABC على عناصر إضافية تساهم في الوظيفة التنظيمية لهذه الفئة من البروتينات. على وجه الخصوص ، المستوردون لديهم تقارب كبير بروتين ملزم (BP) التي ترتبط على وجه التحديد بالركيزة في محيط البلازما لتسليمها إلى ناقل ABC المناسب. لا يمتلك المصدرون البروتين الرابط ولكن لديهم امتداد المجال داخل الخلايا (ICD) الذي يربط الحلزونات الممتدة للغشاء ومجال ABC. يعتقد أن التصنيف الدولي للأمراض هو المسؤول عن الاتصال بين TMD وبنك دبي الوطني. [22]

تحرير مجال الغشاء (TMD)

تحتوي معظم أجهزة النقل على مجالات عبر الغشاء تتكون من إجمالي 12 حلزون ألفا مع 6 حلزونات ألفا لكل مونومر. نظرًا لأن TMDs متنوعة هيكليًا ، فإن بعض الناقلات لها عدد متفاوت من الحلزونات (بين ستة وأحد عشر). يتم تصنيف مجالات ذاكرة الترجمة إلى ثلاث مجموعات متميزة من الطيات: اكتب أنا المستورد ABC, النوع الثاني ABC المستورد و مصدر ABC طيات. يعتمد تصنيف طيات المستورد على التوصيف التفصيلي للتسلسلات. [22]

تمت ملاحظة أضعاف المستورد من النوع الأول ABC في الأصل في الوحدة الفرعية ModB TM لناقل الموليبدات. [26] يمكن أيضًا العثور على حظيرة التشخيص هذه في الوحدات الفرعية MalF و MalG TM من MalFGK2 [27] وناقل Met MetI. [28] في ناقل MetI ، تشكل هذه الطية مجموعة صغيرة من 5 حلزونات عبر الغشاء بينما يوجد حلزون إضافي لكل من ModB و MalG. التنظيم الشائع للثنية هو الهيكل "لأعلى لأسفل" للولب TM2-5 الذي يبطن مسار الانتقال واللولب TM1 الملتف حول السطح الخارجي المواجه للغشاء ويتلامس مع حلزونات TM الأخرى.

لوحظ طية المستورد من النوع II ABC في المجال اللولبي العشرين TM لـ BtuCD [23] وفي Hi1471 ، [29] ناقل متماثل من المستدمية النزلية. في BtuCD ، يكون تغليف الحلزونات معقدًا. النمط الملحوظ هو أن اللولب TM2 يتم وضعه من خلال مركز الوحدة الفرعية حيث يكون محاطًا بالقرب من الحلزونات الأخرى. وفي الوقت نفسه ، يتم وضع حلزونات TM5 و TM10 في واجهة TMD. يتم تنظيم منطقة الغشاء الممتدة لمصدري ABC في "جناحين" يتألفان من حلزونات TM1 و TM2 من وحدة فرعية واحدة و TM3-6 للوحدة الأخرى ، في ترتيب تبادل المجال. النمط البارز هو أن الحلزونات TM1-3 مرتبطة بـ TM4-6 من خلال دوران تقريبي مزدوج حول محور في مستوى الغشاء. [22]

لوحظ طية المصدر في الأصل في هيكل Sav1866. يحتوي على 12 حلزون TM ، 6 لكل مونومر. [22]

تحرير مجال ربط النوكليوتيدات (NBD)

يتكون مجال ABC من مجالين ، هما المجال الأساسي الحفاز على غرار RecA مثل محرك ATPases وأصغر ومتنوع هيكليًا المجال الفرعي α- حلزوني هذا فريد من نوعه لشركات النقل ABC. يتكون المجال الأكبر عادةً من صفحتين وستة حلزونات ألفا ، حيث يكون العامل الحفاز ووكر عزر (GXXGXGKS / T حيث X هي أي حمض أميني) أو حلقة P و شكل ووكر ب (ΦΦΦΦD ، منها Φ بقايا كارهة للماء) تقع. يتكون المجال الحلزوني من ثلاث أو أربع حلزونات و شكل توقيع ABC، المعروف أيضًا باسم عزر LSGGQ، رابط الببتيد أو شكل C. يحتوي مجال ABC أيضًا على بقايا جلوتامين موجودة في حلقة مرنة تسمى حلقة Qأو مفتاح الغطاء أو γ-phosphate ، الذي يربط بين TMD و ABC. يُفترض أن حلقة Q متورطة في تفاعل NBD و TMD ، لا سيما في اقتران التحلل المائي للنيوكليوتيدات بالتغييرات التوافقية في TMD أثناء انتقال الركيزة. ال عزر H أو منطقة التبديل تحتوي على بقايا هيستيدين محفوظة بدرجة عالية والتي تعد مهمة أيضًا في تفاعل مجال ABC مع ATP. يُشتق اسم شريط ربط ATP من الترتيب التشخيصي للطيات أو الأشكال الخاصة بهذه الفئة من البروتينات عند تكوين شطيرة ATP والتحلل المائي لـ ATP. [4] [15] [22]

تحرير ربط وتحلل المائي ATP

يتطلب تكوين Dimer لمجالي ABC للناقلات ربط ATP. [30] يُلاحظ عمومًا أن حالة ارتباط ATP ترتبط بالواجهة الأكثر شمولاً بين نطاقات ABC ، ​​بينما تُظهر هياكل الناقلات الخالية من النوكليوتيدات توافقًا مع فواصل أكبر بين مجالات ABC. [22] تم الإبلاغ عن هياكل الحالة المرتبطة بـ ATP من NBDs المعزولة للمستوردين بما في ذلك HisP ، [31] GlcV ، [32] MJ1267 ، [33] بكتريا قولونية مالك (إي سي مالك) ، [34] T. litoralis MalK (TlMalK) ، [35] والمصدرون مثل TAP ، [36] HlyB ، [37] MJ0796 ، [38] [39] Sav1866 ، [25] و MsbA. [40] في هذه الناقلات ، يرتبط ATP بمجال ABC. يتم وضع جزيئين من ATP على السطح البيني للثنائي ، محصورين بين نموذج Walker A لوحدة فرعية وعزم LSGGQ للوحدة الأخرى. [22] لوحظ هذا لأول مرة في Rad50 [41] وتم الإبلاغ عنه في هياكل MJ0796 ، الوحدة الفرعية NBD لناقل LolD من Methanococcus jannaschii [39] و E.c.MalK لناقل مالتوز. [34] كانت هذه الهياكل متوافقة أيضًا مع نتائج الدراسات البيوكيميائية التي كشفت أن ATP على اتصال وثيق مع البقايا في الحلقة P وعزف LSGGQ أثناء التحفيز. [42]

مطلوب ربط النوكليوتيدات لضمان السلامة الكهروستاتيكية و / أو الهيكلية للموقع النشط والمساهمة في تكوين ثنائي نشط NBD. [43] يتم تثبيت ارتباط ATP بالتفاعلات التالية: (1) تفاعل التراص الدائري لبقايا عطرية محفوظة تسبق فكرة Walker A وحلقة الأدينوزين لـ ATP ، [44] [45] (2) روابط هيدروجينية بين بقايا ليسين محفوظ في نموذج Walker A وذرات الأكسجين في-و-phosphates من ATP وتنسيق هذه الفوسفات وبعض البقايا في نموذج Walker A مع Mg 2+ أيون ، [32] [36] و ( 3) تنسيق بيتا-فوسفات مع سلسلة جانبية من مجموعات سيرين وأميد العمود الفقري لبقايا الجلايسين في شكل LSGGQ. [46] بالإضافة إلى ذلك ، فإن البقايا التي تشير إلى الاقتران المحكم لربط ATP و dimerization هي الهيستيدين المحفوظ في الحلقة H. يتلامس الهيستيدين مع البقايا عبر السطح البيني الخافت في نموذج Walker A والحلقة D ، وهو تسلسل محفوظ يتبع فكرة Walker B. [34] [39] [41] [47]

يتطلب التحلل المائي الأنزيمي لـ ATP الارتباط المناسب للفوسفات وتحديد موضع γ- الفوسفات في الماء المهاجم. [22] في موقع الارتباط بالنيوكليوتيدات ، يتم تثبيت ذرات الأكسجين في-و-phosphates من ATP بواسطة البقايا في نموذج Walker A [48] [49] والتنسيق مع Mg 2+. [22] هذا الأيون Mg 2+ ينسق أيضًا مع بقايا الأسبارتات الطرفية في نموذج Walker B خلال الهجوم H2س.[32] [33] [38] قاعدة عامة ، والتي قد تكون بقايا الغلوتامات المجاورة لعنصر Walker B ، [30] [39] [45] الجلوتامين في حلقة Q ، [29] [35] [39] ] أو تم العثور على هيستيدين في منطقة التبديل التي تشكل رابطة هيدروجينية مع γ-فوسفات ATP ، لتحفيز معدل التحلل المائي لـ ATP عن طريق تعزيز مهاجمة H2O. [34] [35] [39] [47] الآلية الجزيئية الدقيقة للتحلل المائي ATP لا تزال مثيرة للجدل. [4]

ناقلات ABC هي ناقلات نشطة ، أي أنها تستخدم الطاقة في شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) لنقل الركائز عبر أغشية الخلايا. تسخر هذه البروتينات طاقة ارتباط ATP و / أو التحلل المائي لدفع التغييرات التوافقية في مجال الغشاء (TMD) وبالتالي نقل الجزيئات. [50] مستوردي ومصدري ABC لديهم آلية مشتركة لنقل الركائز. هم متشابهون في هياكلهم. النموذج الذي يصف التغييرات التوافقية المرتبطة بربط الركيزة هو نموذج الوصول المتناوب. في هذا النموذج ، يتناوب موقع ربط الركيزة بين خارجي- و المطابقة التي تواجه الداخل. تحدد تقاربات الربط النسبية بين المطابقتين للركيزة إلى حد كبير الاتجاه الصافي للنقل. بالنسبة للمستوردين ، نظرًا لأن النقل يتم توجيهه من المحيط المحيط إلى السيتوبلازم ، فإن التشكل المواجه للخارج له تقارب ارتباط أعلى مع الركيزة. في المقابل ، يكون تقارب ربط الركيزة في المصدرين أكبر في التشكل المواجه للداخل. [22] نموذج يصف التغييرات التوافقية في مجال ربط النوكليوتيدات (NBD) نتيجة ارتباط ATP والتحلل المائي هو نموذج تبديل ATP. يقدم هذا النموذج اثنين من المطابقات الرئيسية للـ NBDs: تشكيل ديمر مغلق عند ربط جزيئين من ATP والتفكك لثنائي مفتوح يتم تسهيله بواسطة التحلل المائي لـ ATP وإطلاق الفوسفات غير العضوي (P).أنا) وثنائي فوسفات الأدينوزين (ADP). يؤدي التبديل بين المطابقات الثنائيه المفتوحة والمغلقة إلى تغييرات توافقية في TMD مما يؤدي إلى انتقال الركيزة. [51]

لم يتم توضيح الآلية العامة لدورة النقل لناقلات ABC بشكل كامل ، ولكن البيانات الهيكلية والكيميائية الحيوية الكبيرة قد تراكمت لدعم نموذج يقترن فيه ارتباط ATP والتحلل المائي بالتغيرات التوافقية في الناقل. تحتوي حالة الراحة لجميع ناقلات ABC على NBDs في تكوين خافت مفتوح ، مع تقارب منخفض لـ ATP. يمتلك هذا الشكل المفتوح غرفة يمكن الوصول إليها من داخل الناقل. تبدأ دورة النقل من خلال ربط الركيزة بالموقع عالي التقارب على TMDs ، مما يؤدي إلى تغييرات توافقية في NBDs ويعزز ارتباط ATP. يرتبط جزيئان من ATP ، بشكل تعاوني ، لتشكيل تكوين ثنائي الأبعاد مغلق. يحث ثنائى NBD المغلق على تغيير توافقي في TMDs بحيث يفتح TMD ، ويشكل غرفة ذات فتحة معاكسة لتلك الموجودة في الحالة الأولية. يتم تقليل تقارب الركيزة إلى TMD ، وبالتالي إطلاق الركيزة. يتبع التحلل المائي لـ ATP ثم الإطلاق المتسلسل لـ Pأنا ثم يعيد ADP الناقل إلى تكوينه الأساسي. على الرغم من اقتراح آلية مشتركة ، إلا أن ترتيب ارتباط الركيزة ، وربط النوكليوتيدات والتحلل المائي ، والتغيرات التوافقية ، بالإضافة إلى التفاعلات بين المجالات لا يزال موضع نقاش. [4] [15] [18] [22] [40] [43] [50] [51] [52] [53] [54]

العديد من المجموعات التي تدرس ناقلات ABC لديها افتراضات مختلفة حول القوة الدافعة لوظيفة الناقل. يُفترض عمومًا أن التحلل المائي لـ ATP يوفر مدخلات الطاقة الرئيسية أو "السكتة الدماغية" للنقل وأن NBDs تعمل بالتناوب وربما تشارك في خطوات مختلفة في دورة النقل. [55] ومع ذلك ، تُظهر البيانات الهيكلية والكيميائية الحيوية الحديثة أن ارتباط ATP ، بدلاً من التحلل المائي لـ ATP ، يوفر "ضربة الطاقة". [56] قد يكون أيضًا أنه نظرًا لأن ارتباط ATP يؤدي إلى تضاعف NBD ، فإن تكوين الثنائيات قد يمثل "ضربة القوة". بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي بعض شركات النقل على NBDs التي لا تتمتع بقدرات مماثلة في الربط والتحلل المائي لـ ATP وأن واجهة DIMER NBD تتكون من جيوب ربط ATP تشير إلى وظيفة متزامنة لـ NBDs في دورة النقل. [51]

تم الإبلاغ عن بعض الأدلة التي تثبت أن ارتباط ATP هو بالفعل ضربة القدرة لدورة النقل. [51] لقد ثبت أن ارتباط ATP يؤدي إلى تغييرات في خصائص ربط الركيزة الخاصة بـ TMDs. كان من الصعب قياس تقارب ناقلات ABC للركائز بشكل مباشر ، والقياسات غير المباشرة ، على سبيل المثال من خلال تحفيز نشاط ATPase ، غالبًا ما تعكس خطوات أخرى لتحديد المعدل. في الآونة الأخيرة ، القياس المباشر لارتباط فينبلاستين بالبروتين السكرية (P-glycoprotein) في وجود نظائر ATP غير القابلة للتحلل ، على سبيل المثال أظهر 5’-adenylyl-β-γ-imidodiphosphate (AMP-PNP) أن ارتباط ATP ، في حالة عدم وجود التحلل المائي ، كافٍ لتقليل تقارب ربط الركيزة. [57] أيضًا ، يؤدي ارتباط ATP إلى تغييرات توافقية كبيرة في TMDs. أظهرت الدراسات الطيفية وإمكانية الوصول إلى البروتياز والربط المتشابك أن ارتباط ATP مع NBDs يؤدي إلى تغييرات توافقية في البروتين 1 المرتبط بمقاومة الأدوية المتعددة (MRP1) ، [58] HisPMQ ، [59] LmrA ، [60] و Pgp. [61] أظهرت الهياكل البلورية ثنائية الأبعاد لـ Pgp المرتبط بـ AMP-PNP أن التغيير المطابق الرئيسي أثناء دورة النقل يحدث عند ارتباط ATP وأن التحلل المائي التالي لـ ATP يقدم تغييرات محدودة أكثر. [62] قد يساهم كل من دوران وإمالة حلزونات ألفا عبر الغشاء في هذه التغييرات التوافقية. ركزت دراسات أخرى على تأكيد أن ارتباط ATP يحفز تكوين ثنائي الأبعاد مغلق NBD. تشير الدراسات البيوكيميائية لمجمعات النقل السليمة إلى أن التغييرات المطابقة في NBDs صغيرة نسبيًا. في غياب ATP ، قد تكون NBDs مرنة نسبيًا ، لكنها لا تنطوي على إعادة توجيه رئيسية لبطاقات NBD فيما يتعلق بالمجالات الأخرى. يؤدي ارتباط ATP إلى دوران صارم للجسم للمجالين الفرعيين ABC فيما يتعلق ببعضهما البعض ، مما يسمح بالمحاذاة الصحيحة للنيوكليوتيدات في الموقع النشط والتفاعل مع الأشكال المحددة. هناك دليل كيميائي حيوي قوي على أن ارتباط جزيئي ATP يمكن أن يكون تعاونيًا ، أي أنه يجب أن يرتبط ATP بجيبي الموقع النشطين قبل أن تتضاءل NBDs وتشكل التشكل المغلق النشط تحفيزيًا. [51]

تعتمد معظم ناقلات ABC التي تتوسط في امتصاص العناصر الغذائية والجزيئات الأخرى في البكتيريا على بروتين ارتباط مذاب عالي التقارب (BP). BPs هي بروتينات قابلة للذوبان تقع في الفضاء المحيطي بين الأغشية الداخلية والخارجية للبكتيريا سالبة الجرام. تفتقر الكائنات الحية الدقيقة موجبة الجرام إلى طبقة محيطية مثل أن بروتينها الرابط غالبًا ما يكون بروتينًا شحميًا مرتبطًا بالوجه الخارجي لغشاء الخلية. بعض البكتيريا موجبة الجرام لها BPs مدمجة في مجال الغشاء للناقل نفسه. [4] أول هيكل بلوري ناجح للأشعة السينية لمستورد ABC سليم هو ناقل الموليبدينوم (ModBC-A) من Archaeoglobus fulgidus. [26] هياكل الاستبانة الذرية لثلاثة مستوردين آخرين للبكتيريا ، بكتريا قولونية BtuCD ، [23] بكتريا قولونية ناقلة المالتوز (MalFGK2-E) ، [27] وناقل المعادن المخلّب المفترض لـ المستدمية النزلية، HI1470 / 1 ، [29] تم تحديدها أيضًا. قدمت الهياكل صورًا تفصيلية للتفاعل بين نطاقات الغشاء و ABC وكذلك كشفت عن تطابقين مختلفين مع فتحة في اتجاهين متعاكسين. ومن السمات الشائعة الأخرى للمستوردين أن كل بنك من بنك دبي الوطني مرتبط بـ TMD بشكل أساسي من خلال حلزون هيولي قصير من TMD ، "حلزون اقتران". يرسو هذا الجزء من حلقة EAA في شق سطحي يتشكل بين المجالات الفرعية ABC الشبيهة بـ RecA و ABC ويقع بالتوازي تقريبًا مع طبقة الغشاء الثنائية. [53]

تحرير مستوردين ABC الكبار

يتم تصنيف BtuCD و HI1470 / 1 على أنهما مستوردان كبيران (النوع الثاني) ABC. الوحدة الفرعية الغشائية لفيتامين ب12 المستورد ، BtuCD ، يحتوي على 10 حلزونات TM وتتكون الوحدة الوظيفية من نسختين كل من مجال ربط النوكليوتيدات (NBD) ومجال الغشاء (TMD). يتفاعل TMD و NBD مع بعضهما البعض عبر الحلقة السيتوبلازمية بين حلزوني TM وحلقة Q في ABC. في حالة عدم وجود النوكليوتيدات ، يتم طي نطاقي ABC وتكون واجهة dimer مفتوحة. تكشف مقارنة الهياكل مع (BtuCDF) وبدون بروتين الربط (BtuCD) أن BtuCD لها فتحة تواجه المحيط بينما في BtuCDF ، يكون التشكل المواجه للخارج مغلقًا على جانبي الغشاء. تمثل هياكل BtuCD و BtuCD homolog ، HI1470 / 1 ، حالتين تشكيليتين مختلفتين لناقل ABC. يكون مسار الانتقال المتوقع في BtuCD مفتوحًا على المحيط الخارجي ومغلق عند الجانب السيتوبلازمي من الغشاء بينما يواجه مسار HI1470 / 1 الاتجاه المعاكس ويفتح فقط على السيتوبلازم. الفرق في الهياكل هو تطور 9 ° لوحدة فرعية واحدة بالنسبة للوحدة الأخرى. [4] [22] [53]

تحرير مستوردين ABC الصغيرة

هياكل ModBC-A و MalFGK2-E ، والتي هي معقدة مع بروتين الربط الخاص بها ، تتوافق مع مستوردين صغار (النوع الأول) ABC. أنظمة الدفاع الصاروخى التكتيكى (TMD) الخاصة بـ ModBC-A و MalFGK2-E لديها ستة حلزونات فقط لكل وحدة فرعية. يكون homodimer لـ ModBC-A في شكل تتجه فيه الوحدات الفرعية TM (ModB) في شكل V مقلوب مع تجويف يمكن الوصول إليه من السيتوبلازم. من ناحية أخرى ، يتم ترتيب الوحدات الفرعية ABC (ModC) في شكل مفتوح خالٍ من النوكليوتيدات ، حيث تكون الحلقة P لواحدة فرعية واحدة ولكنها منفصلة عن نموذج LSGGQ للوحدة الأخرى. يكون بروتين الربط ModA في شكل مغلق مع وجود ركيزة مقيدة في شق بين فصينه ومثبتة في الحلقات خارج الخلية من ModB ، حيث تجلس الركيزة مباشرة فوق المدخل المغلق للناقل. ملف MalFGK2يشبه الهيكل -E حالة الانتقال التحفيزي لتحلل ATP المائي. إنه في شكل مغلق حيث يحتوي على جزيئين ATP ، محصورين بين شكلي Walker A و B لوحدة فرعية واحدة وعزر LSGGQ للوحدة الفرعية الأخرى. يتم تثبيت بروتين ربط المالتوز (MBP أو MalE) على الجانب المحيط بالوحدات الفرعية TM (MalF و MalG) ويمكن العثور على تجويف كبير مغلق في واجهة MalF و MalG. يكون ترتيب حلزونات TM في شكل مغلق باتجاه السيتوبلازم ولكن مع فتحة تواجه الخارج. تشير البنية إلى احتمال أن MBP قد تحفز نشاط ATPase للناقل عند الارتباط. [4] [22] [53]

آلية النقل للمستوردين تحرير

آلية النقل للمستوردين تدعم نموذج الوصول المتناوب. تكون حالة الراحة للمستوردين مواجهة للداخل ، حيث يتم إبقاء واجهة ديمر مجال ربط النوكليوتيدات (NBD) مفتوحة بواسطة TMDs وتواجه الخارج ولكنها محجوبة من السيتوبلازم. عند الالتحام لبروتين الربط المغلق والمحمّل بالركيزة باتجاه الجانب المحيطي لنطاقات الغشاء ، يتم إغلاق روابط ATP وإغلاق dimer NBD. هذا يحول حالة الراحة للناقل إلى شكل مواجه للخارج ، حيث أعادت TMDs توجيهها لتلقي الركيزة من البروتين الرابط. بعد التحلل المائي لـ ATP ، يفتح ثنائي مائي NBD ويتم إطلاق الركيزة في السيتوبلازم. إصدار ADP و Pأنا يعيد الناقل إلى حالة الراحة الخاصة به. التناقض الوحيد لهذه الآلية لنموذج تبديل ATP هو أن التشكل في حالة الراحة الخالية من النوكليوتيدات يختلف عن التشكل المتوقع المواجه للخارج. على الرغم من أن هذا هو الحال ، فإن النقطة الأساسية هي أن NBD لا يتناقص ما لم يكن ATP والبروتين الملزم مرتبطين بالناقل. [4] [15] [22] [51] [53]

مصدرو ABC بدائية النواة متوفرون بكثرة ولديهم متماثلات قريبة في حقيقيات النوى. تتم دراسة هذه الفئة من الناقلات بناءً على نوع الركيزة التي يتم نقلها. تشارك فئة واحدة في تصدير البروتين (مثل السموم ، والإنزيمات المائي ، وبروتينات الطبقة S ، والمضادات الحيوية ، والبكتريوسينات ، وعوامل الكفاءة) والأخرى في تدفق الدواء. اكتسبت ناقلات ABC اهتمامًا واسعًا لأنها تساهم في مقاومة الخلايا للمضادات الحيوية والعوامل المضادة للسرطان عن طريق ضخ الأدوية خارج الخلايا. [1] [63] [4] من الآليات الشائعة الإفراط في التعبير عن مصدري ABC مثل P-glycoprotein (P-gp / ABCB1) والبروتين 1 المرتبط بمقاومة الأدوية المتعددة (MRP1 / ABCC1) وبروتين مقاومة سرطان الثدي (BCRP / ABCG2) في الخلايا السرطانية التي تحد من التعرض للأدوية المضادة للسرطان. [64]

في الكائنات سالبة الجرام ، تتوسط ناقلات ABC في إفراز ركائز البروتين عبر الأغشية الداخلية والخارجية في وقت واحد دون المرور عبر المحيط. يشار إلى هذا النوع من الإفراز باسم اكتب أنا إفراز، والتي تتضمن ثلاثة مكونات تعمل في تناغم: أ مصدر ABC، أ بروتين الانصهار الغشائي (MFP)، و عامل الغشاء الخارجي (OMF). مثال على ذلك هو إفراز الهيموليسين (HlyA) من بكتريا قولونية حيث يتفاعل HlyB الناقل للغشاء الداخلي مع بروتين اندماج الغشاء الداخلي HlyD وميسر الغشاء الخارجي TolC. يسمح تولك بنقل الهيموليزين عبر الغشاءين ، متجاوزًا المحيط المحيط. [1] [63] [15]

أصبحت مقاومة الأدوية البكتيرية مشكلة صحية كبيرة بشكل متزايد. ترتبط إحدى آليات مقاومة الأدوية بزيادة تدفق المضادات الحيوية من الخلية البكتيرية. تم الإبلاغ عن مقاومة الأدوية المرتبطة بتدفق الدواء ، بوساطة P-glycoprotein ، في الأصل في خلايا الثدييات. بالنسبة للبكتيريا ، قدم ليفي وزملاؤه أول دليل على أن مقاومة المضادات الحيوية ناتجة عن التدفق النشط للدواء. [65] يعتبر P-glycoprotein هو أفضل مضخة دفق تمت دراستها ، وبالتالي فقد قدم رؤى مهمة حول آلية المضخات البكتيرية. [4] على الرغم من أن بعض المصدرين ينقلون نوعًا معينًا من الركيزة ، فإن معظم شركات النقل تقوم ببثق فئة متنوعة من الأدوية ذات الهياكل المختلفة. [18] هذه الناقلات تسمى عادة ناقلات ABC المقاومة للأدوية المتعددة ويشار إليها أحيانًا باسم "المكانس الكهربائية الكارهة للماء". [54]

تحرير البروتين السكري ABCB1 / MDR1 البشري

P-glycoprotein (3.A.1.201.1) هو بروتين مدروس جيدًا يرتبط بمقاومة الأدوية المتعددة. إنه ينتمي إلى الإنسان ABCB (MDR / TAP) العائلة ويعرف أيضًا باسم ABCB1 أو MDR1 ص. يتكون MDR1 من مونومر وظيفي مع مجالين عبر الغشاء (TMD) ومجالين لربط النوكليوتيدات (NBD). يمكن لهذا البروتين نقل الركائز الموجبة أو المحايدة كهربائيًا بالإضافة إلى مجموعة واسعة من الركائز البرمائية. تم الحصول على بنية مونومر ABCB1 بالحجم الكامل في وجود وغياب النيوكليوتيدات باستخدام علم البلورات الإلكتروني بالتبريد. بدون النيوكليوتيدات ، تكون TMDs متوازية تقريبًا وتشكل برميلًا يحيط بمسام مركزية ، مع الفتحة باتجاه الجانب خارج الخلية من الغشاء ومغلقة عند الوجه داخل الخلايا. في ظل وجود التناظرية ATP غير القابلة للتحلل ، AMP-PNP ، تتمتع TMDs بإعادة تنظيم كبيرة بثلاثة مجالات منفصلة بوضوح. المسام المركزية ، المحاطة بين TMDs ، مفتوحة قليلاً نحو الوجه داخل الخلايا مع وجود فجوة بين مجالين تسمح بالوصول إلى الركيزة من المرحلة الدهنية. تشير إعادة التعبئة الكبيرة والتناوب المحتمل لولب TM عند ربط النوكليوتيدات إلى نموذج دوران حلزوني لآلية النقل. [18]

ناقلات النباتات تحرير

جينوم النبات النموذجي نبات الأرابيدوبسيس thaliana قادر على ترميز 120 بروتين ABC مقارنة بـ 50-70 بروتين ABC المشفر بواسطة الجينوم البشري وذباب الفاكهة (ذبابة الفاكهة سوداء البطن). يتم تصنيف بروتينات ABC النباتية في 13 فصيلة فرعية على أساس الحجم (كامل ، نصف أو ربع) ، والتوجه ، والتشابه العام في تسلسل الأحماض الأمينية. [66] المتماثلات المقاومة للأدوية المتعددة (MDR) ، والمعروفة أيضًا باسم P-glycoproteins ، تمثل أكبر عائلة فرعية في النباتات تضم 22 عضوًا وثاني أكبر فصيلة فرعية ABC. تتميز الفصيلة الفرعية B لناقلات ABC (ABCBs) بتوطينها في غشاء البلازما. [67] تتميز ناقلات مصنع ABCB بالتعبير عنها بطريقة غير متجانسة الإشريكية القولونية, خميرة الخميرة, شيزوساكارومايس بومب (الخميرة الانشطارية) وخلايا هيلا لتحديد خصوصية الركيزة. أظهرت ناقلات النباتات ABCB أنها تنقل حمض الإندول -3 الخليك (IAA) ، [68] المعروف أيضًا باسم auxin ، المنظم الأساسي لنمو النبات وتطوره. [69] [70] النقل القطبي الاتجاهي للأوكسين يتوسط الاستجابات البيئية للنبات من خلال عمليات مثل الاتجاه الضوئي والجاذبية. [71] اثنان من أفضل ناقلات الأوكسين التي تمت دراستها ، ABCB1 و ABCB19 ، تم تصنيفهما على أنهما مصدرين أوليين للأوكسين [69] تشارك ناقلات ABCB الأخرى مثل ABCB4 في كل من تصدير واستيراد الأوكسين [69] بتركيزات منخفضة من الأكسين داخل الخلايا ABCB4 يستورد auxin حتى يصل إلى حد معين والذي بدوره يعكس الوظيفة لتصدير auxin فقط. [69] [72]

تحرير Sav1866

أول هيكل عالي الدقة تم الإبلاغ عنه لمصدر ABC كان Sav1866 (3.A.1.106.2) من المكورات العنقودية الذهبية. [18] [73] Sav1866 هو نظير لناقلات ABC متعددة الأدوية. يُظهر تشابهًا كبيرًا في التسلسل مع ناقلات ABC البشرية للفئة الفرعية B التي تتضمن MDR1 و TAP1 / TAP2. من المعروف أن نشاط ATPase في Sav1866 يتم تحفيزه بواسطة عقاقير السرطان مثل دوكسوروبيسين ، فينبلاستين وغيرها ، [74] مما يشير إلى خصوصية ركيزة مماثلة لبروتين P-glycoprotein وبالتالي آلية شائعة محتملة لانتقال الركيزة. Sav1866 عبارة عن جهاز محاكاة متماثل لنصف الناقلات ، وتحتوي كل وحدة فرعية على N-terminal TMD مع ستة حلزونات ومحطة C-terminal. تتشابه NBDs في هيكلها مع تلك الخاصة بناقلات ABC الأخرى ، حيث يتم تشكيل موقعي ربط ATP عند السطح البيني الخافت بين نموذج Walker A لأحد NBD ونمط LSGGQ للآخر. يُظهر هيكل Sav1866 المرتبط بـ ADP ، NBDs في dimer مغلق وتنقسم حلزونات TM إلى "جناحين" موجهين نحو المحيط الخارجي ، مما يشكل التشكل المواجه للخارج. يتكون كل جناح من حلزونات TM1-2 من وحدة فرعية واحدة و TM3-6 من الوحدة الفرعية الأخرى. يحتوي على حلقات طويلة داخل الخلايا (ICLs أو ICD) تربط أجهزة TMD التي تمتد إلى ما وراء طبقة ثنائية الدهون في السيتوبلازم وتتفاعل مع 8 = D. في حين أن المستوردين يحتويون على حلزون اقتران قصير يتصل ببنك دبي الوطني واحد ، فإن Sav1866 لديه حلزون اقتران داخل الخلايا ، أحدهما (ICL1) يتصل بوحدات NBD لكل من الوحدات الفرعية والآخر (ICL2) يتفاعل مع الوحدة الفرعية المقابلة لبنك دبي الوطني فقط. [22] [25] [53]

تحرير MsbA

MsbA (3.A.1.106.1) عبارة عن ناقل ABC مقاوم للأدوية المتعددة (MDR) ومن المحتمل أن يكون flippase للدهون.وهو عبارة عن ATPase ينقل الدهون A ، وهو جزء كاره للماء من عديدات السكاريد الدهنية (LPS) ، وهو سكريوليبيد قائم على الجلوكوزامين يشكل الطبقة الخارجية الأحادية للأغشية الخارجية لمعظم البكتيريا سالبة الجرام. الدهن أ هو ذيفان داخلي وبالتالي فإن فقدان MsbA من غشاء الخلية أو الطفرات التي تعطل النقل تؤدي إلى تراكم الدهون A في غشاء الخلية الداخلي مما يؤدي إلى موت الخلية. إنه تجانس بكتيري قريب من P-glycoprotein (Pgp) عن طريق تجانس تسلسل البروتين وله خصائص ركيزة متداخلة مع ناقل MDR-ABC LmRA من المكورات اللبنية. [75] MsbA من بكتريا قولونية 36٪ مطابق لـ NH2- النصف النهائي من MDR1 البشري ، مما يشير إلى آلية مشتركة لنقل الركائز الأمفيفاتية والطارئة للماء. يقوم جين MsbA بتشفير نصف ناقل يحتوي على مجال عبر الغشاء (TMD) مدمج مع مجال ربط النيوكليوتيدات (NBD). يتم تجميعه كجهاز homodimer بكتلة جزيئية كلية تبلغ 129.2 كيلو دالتون. يحتوي MSbA على 6 TMDs على الجانب المحيط بالبلازما ، وهو NBD الموجود على الجانب السيتوبلازمي من غشاء الخلية ، والمجال داخل الخلايا (ICD) ، الذي يربط بين TMD و NBD. هذا اللولب المحفوظ الممتد من مقاطع TMD إلى أو بالقرب من الموقع النشط لـ NBD مسؤول إلى حد كبير عن الحديث المتبادل بين TMD و NBD. على وجه الخصوص ، يعمل ICD1 كمحور محفوظ يمكن لـ NBD أن يدور حوله ، وبالتالي يسمح لـ NBD بالانفصال والتناقص أثناء ربط ATP والتحلل المائي. [4] [15] [18] [22] [43] [53] [54] [76]

كانت هياكل الأشعة السينية المنشورة سابقًا (والتي تم سحبها الآن) من MsbA غير متوافقة مع المتماثل البكتيري Sav1866. [77] [78] تم إعادة فحص الهياكل ووجد خطأ في تخصيص اليد مما أدى إلى نماذج غير صحيحة لـ MsbA. في الآونة الأخيرة ، تم تصحيح الأخطاء والإبلاغ عن هياكل جديدة. [40] حالة الراحة من بكتريا قولونية يعرض MsbA شكل "V" مقلوب مع غرفة يمكن الوصول إليها من داخل الناقل مما يشير إلى وجود ملف التشكل المفتوح المواجه للداخل. تتركز جهات الاتصال dimer بين الحلقات خارج الخلية وبينما تكون NBDs متباعدة عن بعضها البعض ، فإن الوحدات الفرعية تواجه بعضها البعض. تم التحقق من المسافة بين المخلفات في موقع الواجهة البينية من خلال تجارب الارتباط المتبادل [79] ودراسات التحليل الطيفي EPR. [80] تسمح الغرفة الكبيرة نسبيًا باستيعاب مجموعات الرأس الكبيرة مثل تلك الموجودة في الدهون أ. يلزم إجراء تغييرات توافقية كبيرة لتحريك مجموعات رأس السكر الكبيرة عبر الغشاء. الفرق بين بنيتين خاليتين من النوكليوتيدات (apo) هو محور 30 ​​درجة من حلزونات TM4 / TM5 بالنسبة إلى حلزونات TM3 / TM6. في حالة apo المغلقة (from ضمة الكوليرا MsbA) ، تتم محاذاة NBDs وعلى الرغم من أنها أقرب ، إلا أنها لم تشكل شطيرة ATP ، ويتم وضع حلقات P من المونومرات المتعارضة بجوار بعضها البعض. بالمقارنة مع التشكل المفتوح ، فإن الواجهة باهتة لـ TMDs في التشكل المغلق المواجه للداخل اتصالات واسعة النطاق. بالنسبة لكل من تركيبات apo لـ MsbA ، تكون فتحة الغرفة مواجهة للداخل. تم الحصول على هيكل MsbA-AMP-PNP (5’-adenylyl-β-γ-imidodiphosphate) S. التيفيموريوم، مشابه لـ Sav1866. بنك دبي الوطني في هذا النوكليوتيدات ، والتشكيل المواجه للخارج، اجتمعوا معًا لتشكيل شطيرة ثنائية ATP متعارف عليها ، أي أن النيوكليوتيد يقع بين الحلقة P و LSGGQ. يتضمن الانتقال المطابق من MsbA-closed-apo إلى MsbA-AMP-PNP خطوتين ، والتي من المرجح أن تكون منسقة: محور 10 ° من TM4 / TM5 helices نحو TM3 / TM6 ، مما يجعل NBDs أقرب ولكن ليس في محاذاة متبوعة إمالة اللولب TM4 / TM5 بمقدار 20 درجة خارج الطائرة. ينتج عن حركة الالتواء فصل حلزونات TM3 / TM6 بعيدًا عن TM1 / TM2 مما يؤدي إلى تغيير من التشكل الداخلي إلى الخارج. وبالتالي ، فإن التغييرات في كل من الاتجاه والتباعد بين NBDs تعيد ترتيب تعبئة حلزونات الغشاء بشكل كبير وتحول بشكل فعال الوصول إلى الغرفة من الداخل إلى المنشور الخارجي للغشاء. [40] الهياكل المحددة لـ MsbA هي الأساس لنموذج الإمالة للنقل. [18] تبرز الهياكل الموصوفة أيضًا الطبيعة الديناميكية لمصدري ABC كما اقترحت أيضًا دراسات التألق و EPR. [53] [80] [81] أدت الأعمال الحديثة إلى اكتشاف مثبطات MsbA. [82] [83]

آلية النقل للمصدرين تحرير

يمتلك مصدرو ABC آلية نقل تتوافق مع كل من نموذج الوصول المتناوب ونموذج تبديل ATP. في دول apo للمصدرين ، يكون التشكل مواجهًا للداخل وتكون TMDs و NBDs متباعدتين نسبيًا لاستيعاب ركائز برمائية أو كارهة للماء. بالنسبة لـ MsbA ، على وجه الخصوص ، يكون حجم الغرفة كبيرًا بما يكفي لاستيعاب مجموعات السكر من عديدات السكاريد الدهنية (LPS). كما تم اقتراحه من قبل عدة مجموعات ، فإن ربط الركيزة يبدأ دورة النقل. إن "شوط القوة" ، أي ارتباط ATP الذي يحث على إضعاف NBD وتشكيل شطيرة ATP ، يقود التغييرات التوافقية في TMDs. في MsbA ، يتم عزل مجموعات رأس السكر داخل الغرفة أثناء "ضربة القوة". التجويف مبطن بمخلفات مشحونة وقطبية من المحتمل أن يتم حلها مما يخلق بيئة غير مواتية بقوة للركائز الكارهة للماء ومواتية بقوة للشقوق القطبية في المركبات البرمائية أو مجموعات السكر من LPS. نظرًا لأن الدهن لا يمكن أن يكون مستقرًا لفترة طويلة في بيئة الغرفة ، فإن الدهون A والجزيئات الأخرى الكارهة للماء قد "تنقلب" إلى وضع أكثر ملاءمة من الناحية النشطة داخل نشرة الغشاء الخارجي. قد يتم أيضًا تحريك "التقليب" بواسطة قص الجسم الصلب لـ TMDs بينما يتم سحب ذيول LPS الكارهة للماء من خلال طبقة ثنائية الدهون. يؤدي إعادة تغليف الحلزونات إلى تحويل التشكل إلى حالة مواجهة للخارج. قد يؤدي التحلل المائي لـ ATP إلى توسيع الفتحة المحيطة بالجبنة ودفع الركيزة نحو النشرة الخارجية للطبقة الدهنية الثنائية. التحلل المائي لجزيء ATP الثاني وإطلاق Pأنا يفصل NBDs متبوعًا باستعادة حالة الراحة ، وفتح الغرفة نحو السيتوبلازم لدورة أخرى. [40] [43] [51] [54] [77] [78] [80] [84]

من المعروف أن ناقلات ABC تلعب دورًا مهمًا في تطوير مقاومة الأدوية المتعددة (MDR). في MDR ، يطور المرضى الذين يتناولون الأدوية في النهاية مقاومة ليس فقط للعقار الذي يتناولونه ولكن أيضًا لعدة أنواع مختلفة من الأدوية. يحدث هذا بسبب عدة عوامل ، أحدها هو زيادة طرد الدواء من الخلية بواسطة ناقلات ABC. على سبيل المثال ، يعمل بروتين ABCB1 (P-glycoprotein) في ضخ أدوية تثبيط الورم خارج الخلية. يُعرف Pgp أيضًا باسم MDR1 ، ABCB1 ، وهو النموذج الأولي لناقلات ABC وأيضًا الجين الأكثر دراسة على نطاق واسع. يُعرف Pgp بنقل المركبات الموجبة العضوية أو المركبات المحايدة. تم أيضًا إثبات أن عددًا قليلاً من أفراد عائلة ABCC ، المعروفين أيضًا باسم MRP ، يمنحون MDR لمركبات الأنيون العضوية. العضو الأكثر دراسة في عائلة ABCG هو ABCG2 ، والمعروف أيضًا باسم BCRP (بروتين مقاومة سرطان الثدي) يمنح مقاومة لمعظم مثبطات Topoisomerase I أو II مثل توبوتيكان وإرينوتيكان ودوكسوروبيسين.

من غير الواضح بالضبط كيف يمكن لهذه البروتينات أن تنقل مثل هذه المجموعة الواسعة من الأدوية ، ولكن نموذجًا واحدًا (نموذج المكنسة الكهربائية الكارهة للماء) ينص على أنه في البروتين السكري ، ترتبط الأدوية بشكل عشوائي من مرحلة الدهون بناءً على كرهها للماء.

جاء اكتشاف أول بروتين ناقل ABC حقيقي النواة من الدراسات التي أجريت على الخلايا السرطانية والخلايا المستنبتة التي أظهرت مقاومة للعديد من الأدوية ذات الهياكل الكيميائية غير ذات الصلة. وقد تبين أن هذه الخلايا تعبر عن مستويات مرتفعة من بروتين النقل المقاوم للأدوية المتعددة (MDR) والذي كان يُطلق عليه في الأصل P-glycoprotein (P-gp) ، ولكن يشار إليه أيضًا باسم بروتين مقاومة الأدوية المتعددة 1 (MDR1) أو ABCB1. يستخدم هذا البروتين التحلل المائي لـ ATP ، تمامًا مثل ناقلات ABC الأخرى ، لتصدير مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأدوية من العصارة الخلوية إلى الوسط خارج الخلية. كثيرًا ما يتم تضخيم جين MDR1 في الخلايا المقاومة للأدوية المتعددة. ينتج عن هذا إفراط كبير في إنتاج بروتين MDR1. ركائز ABCB1 في الثدييات هي في الأساس جزيئات مستوية قابلة للذوبان في الدهون مع شحنة موجبة واحدة أو أكثر. تتنافس كل هذه الركائز مع بعضها البعض على النقل ، مما يشير إلى أنها ترتبط بنفس المواقع أو متداخلة على البروتين. العديد من الأدوية التي تنقلها ABCB1 هي أدوية صغيرة غير قطبية تنتشر عبر الوسط خارج الخلية في العصارة الخلوية ، حيث تمنع الوظائف الخلوية المختلفة. عقاقير مثل الكولشيسين والفينبلاستين ، التي تمنع تجميع الأنابيب الدقيقة ، تعبر بحرية الغشاء إلى العصارة الخلوية ، لكن تصدير هذه الأدوية بواسطة ABCB1 يقلل من تركيزها في الخلية. لذلك ، يتطلب الأمر تركيزًا أعلى من الأدوية المطلوبة لقتل الخلايا التي تعبر عن ABCB1 من تلك التي لا تعبر عن الجين. [10]

ناقلات ABC الأخرى التي تساهم في مقاومة الأدوية المتعددة هي ABCC1 (MRP1) و ABCG2 (بروتين مقاومة سرطان الثدي). [85]

لحل المشاكل المرتبطة بمقاومة الأدوية المتعددة بواسطة MDR1 ، يمكن استخدام أنواع مختلفة من الأدوية أو يجب تثبيط ناقلات ABC نفسها. لكي تعمل الأنواع الأخرى من الأدوية ، يجب أن تتجاوز آلية المقاومة ، وهي ناقل ABC. للقيام بذلك ، يمكن استخدام الأدوية الأخرى المضادة للسرطان مثل الأدوية المؤلكلة (سيكلوفوسفاميد) ، ومضادات الأيض (5-فلورويوراسيل) ، والأدوية المعدلة أنثراسيكلين (أناميسين ودوكسوروبيسين ببتيد). لن تعمل هذه الأدوية كركيزة لناقلات ABC ، ​​وبالتالي لن يتم نقلها. الخيار الآخر هو استخدام مجموعة من الأدوية المثبطة لـ ABC والأدوية المضادة للسرطان في نفس الوقت. سيؤدي هذا إلى عكس المقاومة للأدوية المضادة للسرطان حتى تعمل على النحو المنشود. تسمى الركائز التي تعكس مقاومة الأدوية المضادة للسرطان بالحساسية الكيميائية. [8]

مقاومة الأدوية مشكلة سريرية شائعة تحدث في المرضى الذين يعانون من الأمراض المعدية وفي المرضى الذين يعانون من السرطان. غالبًا ما توجد الكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة وحقيقية النواة وكذلك الخلايا الورمية مقاومة للأدوية. كثيرًا ما يرتبط MDR بالإفراط في التعبير عن ناقلات ABC. تم التحقيق على نطاق واسع في تثبيط ناقلات ABC بواسطة المركبات منخفضة الوزن الجزيئي في مرضى السرطان ، ومع ذلك ، كانت النتائج السريرية مخيبة للآمال. تم تطبيق استراتيجيات RNAi المختلفة مؤخرًا لعكس MDR في نماذج الأورام المختلفة وهذه التكنولوجيا فعالة في عكس MDR بوساطة ناقل ABC في الخلايا السرطانية ، وبالتالي فهي استراتيجية واعدة للتغلب على MDR من خلال التطبيقات العلاجية الجينية. يمكن أيضًا التفكير في تقنية RNAi للتغلب على MDR في الأمراض المعدية التي تسببها مسببات الأمراض الميكروبية. [86]

بالإضافة إلى منح MDR في الخلايا السرطانية ، يتم التعبير عن ناقلات ABC أيضًا في أغشية الخلايا السليمة ، حيث تسهل نقل مختلف المواد الداخلية ، وكذلك المواد الغريبة عن الجسم. على سبيل المثال ، تعمل ناقلات ABC مثل Pgp و MRPs و BCRP على الحد من امتصاص العديد من الأدوية من الأمعاء ، وتضخ الأدوية من خلايا الكبد إلى الصفراء [87] كوسيلة لإزالة المواد الغريبة من الجسم. يتم نقل عدد كبير من الأدوية إما بواسطة ناقلات ABC نفسها أو تؤثر على نقل الأدوية الأخرى. يمكن أن يؤدي السيناريو الأخير إلى تفاعلات دوائية ، [88] تؤدي أحيانًا إلى تأثيرات متغيرة للعقاقير. [89]

هناك عدد من أنواع المقايسة التي تسمح باكتشاف تفاعلات ناقل ABC مع المركبات الذاتية وغير الحيوية. [90] يتراوح تعقيد المقايسة من المقايسات الغشائية البسيطة نسبيًا. [91] مثل مقايسة النقل الحويصلي ، مقايسة ATPase للمقايسات الأكثر تعقيدًا القائمة على الخلايا حتى معقدة في الجسم الحي جيفري ب ، سامرفيلد إس جي (2007). "تحديات فحص الحاجز الدموي الدماغي (BBB)". Xenobiotica. 37 (10-11): 1135-1151. دوى: 10.1080/00498250701570285. PMID 17968740. S2CID 25944548. منهجيات الكشف. [92]

فحوصات الغشاء تحرير

ال فحص النقل الحويصلي بالكشف عن انتقال الجزيئات بواسطة ناقلات ABC. [93] تحتوي الأغشية التي تم تحضيرها في ظل ظروف مناسبة على حويصلات موجهة من الداخل إلى الخارج مع موقع ربط ATP وموقع ربط الركيزة للناقل الذي يواجه المخزن المؤقت بالخارج. تؤخذ ركائز الناقل في الحويصلات بطريقة تعتمد على ATP. يتم استخدام الترشيح السريع باستخدام مرشحات الألياف الزجاجية أو أغشية النيتروسليلوز لفصل الحويصلات عن محلول الحضانة ويتم الاحتفاظ بمركب الاختبار المحاصر داخل الحويصلات على المرشح. يتم تحديد كمية الجزيئات غير الموسومة المنقولة بواسطة HPLC ، LC / MS ، LC / MS / MS. بدلاً من ذلك ، يتم تمييز المركبات إشعاعيًا أو الفلورسنت أو لها علامة فلورية بحيث يمكن قياس النشاط الإشعاعي أو التألق المحتفظ به على المرشح.

تُستخدم أنواع مختلفة من الأغشية من مصادر مختلفة (مثل خلايا الحشرات أو خطوط خلايا الثدييات المنقولة أو المختارة) في دراسات النقل الحويصلي. الأغشية متوفرة تجارياً أو يمكن تحضيرها من خلايا أو حتى أنسجة مختلفة على سبيل المثال أغشية قنوات الكبد. يتميز هذا النوع من الفحص بميزة قياس التصرف الفعلي للركيزة عبر غشاء الخلية. عيبه هو أن المركبات ذات النفاذية السلبية المتوسطة إلى العالية لا يتم الاحتفاظ بها داخل الحويصلات مما يجعل قياسات النقل المباشر مع هذه الفئة من المركبات صعبة الأداء.

يمكن إجراء فحص النقل الحويصلي في وضع "غير مباشر" ، حيث تعدل عقاقير الاختبار المتفاعلة معدل النقل لمركب مراسل. هذا النوع من الفحص مناسب بشكل خاص للكشف عن التفاعلات المحتملة بين الأدوية والعقاقير والتفاعلات الداخلية للركيزة الدوائية. إنه غير حساس للنفاذية السلبية للمركبات وبالتالي يكتشف جميع المركبات المتفاعلة. ومع ذلك ، فإنه لا يوفر معلومات حول ما إذا كان المركب الذي تم اختباره هو مثبط للناقل ، أو ركيزة للناقل تمنع وظيفتها بطريقة تنافسية. مثال نموذجي لمقايسة النقل الحويصلي غير المباشر هو اكتشاف تثبيط نقل التوروكولات بواسطة ABCB11 (BSEP).

فحوصات الخلية الكاملة تحرير

تقوم الخلايا التي تعبر عن ناقل التدفق بضخ الركائز بنشاط خارج الخلية ، مما يؤدي إلى انخفاض معدل تراكم الركيزة ، أو انخفاض التركيز داخل الخلايا في حالة مستقرة ، أو معدل أسرع للتخلص من الركيزة من الخلايا المحملة بالركيزة. يمكن قياس الركائز المشعة المنقولة أو الأصباغ الفلورية المسمى بشكل مباشر ، أو في إعداد غير مباشر ، يمكن تحديد تعديل تراكم ركيزة المسبار (مثل الأصباغ الفلورية مثل رودامين 123 ، أو كالسين) في وجود دواء اختبار. [88]

Calcein-AM ، مشتق عالي النفاذية من الكالسين يتغلغل بسهولة في الخلايا السليمة ، حيث تتحلل الإستراتز الذاتية بسرعة بالماء إلى كالسين الفلوريسنت. على عكس calcein-AM ، فإن الكالسين له نفاذية منخفضة وبالتالي يتم احتجازه في الخلية ويتراكم. نظرًا لأن calcein-AM عبارة عن ركيزة ممتازة لناقلات التدفق MDR1 و MRP1 ، فإن الخلايا التي تعبر عن ناقلات MDR1 و / أو MRP1 تضخ الكالسين- AM خارج الخلية قبل أن تتحللها الإستراتز بالماء. يؤدي هذا إلى انخفاض معدل التراكم الخلوي للكالسين. كلما زاد نشاط MDR في غشاء الخلية ، قل تراكم الكالسين في السيتوبلازم. في الخلايا التي تعبر عن MDR ، تؤدي إضافة مثبط MDR أو ركيزة MDR الزائدة بشكل كبير إلى زيادة معدل تراكم كالسين. ينعكس نشاط ناقل الأدوية المتعددة من خلال الاختلاف بين كميات الصبغة المتراكمة في وجود المانع وغيابه. باستخدام مثبطات انتقائية ، يمكن تمييز نشاط نقل MDR1 و MRP1 بسهولة. يمكن استخدام هذا الاختبار لفحص الأدوية بحثًا عن تفاعلات الناقل ، وكذلك لتحديد نشاط MDR للخلايا. مقايسة كالسين هي مقايسة الملكية للتكنولوجيا الحيوية SOLVO.

تحرير الفصائل الثديية

يوجد 49 ناقلًا معروفًا من ABC في البشر ، والتي تم تصنيفها إلى سبع عائلات من قبل منظمة الجينوم البشري.

أسرة أعضاء وظيفة أمثلة
ABCA تحتوي هذه العائلة على بعض من أكبر الناقلات (أكثر من 2100 حمض أميني طويل). يوجد خمسة منهم في كتلة في الكروموسوم 17q24. مسؤول عن نقل الكوليسترول والدهون ، من بين أمور أخرى. ABCA12 ABCA1
ABCB يتكون من 4 ناقلات كاملة و 7 نصف ناقلات. يقع بعضها في الحاجز الدموي الدماغي ، الكبد ، الميتوكوندريا ، ينقل الببتيدات والصفراء ، على سبيل المثال. ABCB5
ABCC يتكون من 12 ناقلة كاملة. تستخدم في نقل الأيونات ، مستقبلات سطح الخلية ، إفراز السموم. يشمل بروتين CFTR ، الذي يسبب التليف الكيسي عند نقصه. ABCC6
ا ب ت ث يتكون من 4 أنصاف ناقلات كلها تستخدم في البيروكسيسومات. ABCD1
ABCE / ABCF يتكون من 1 ABCE و 3 بروتينات ABCF. هذه ليست ناقلات في الواقع ولكنها مجرد مجالات ربط ATP مشتقة من عائلة ABC ، ​​ولكن بدون مجالات الغشاء. تنظم هذه البروتينات بشكل أساسي تخليق البروتين أو التعبير عنه. ABCE1 ، ABCF1 ، ABCF2
ABCG يتكون من 6 ناقلات أنصاف "عكسية" ، مع NBF في NH3 + end و TM في COO- end. ينقل الدهون ، وركائز الأدوية المتنوعة ، والصفراء ، والكوليسترول ، والمنشطات الأخرى. ABCG2 ABCG1

يمكن العثور على قائمة كاملة بناقلات ABC البشرية من. [94]

تحرير ABCA

تتكون عائلة ABCA الفرعية من 12 ناقلة كاملة مقسمة إلى مجموعتين فرعيتين. تتكون المجموعة الفرعية الأولى من سبعة جينات ترتبط بستة كروموسومات مختلفة. هذه هي ABCA1 و ABCA2 و ABCA3 و ABCA4 و ABCA7 و ABCA12 و ABCA13. تتكون المجموعة الفرعية الأخرى من ABCA5 و ABCA6 و ABCA8 و ABCA9 و ABCA10. A8-10. تم تنظيم كل المجموعة الفرعية 2 في مجموعة من الكروموسومات من الرأس إلى الذيل على الكروموسوم 17q24. تتميز الجينات في هذه المجموعة الفرعية الثانية عن الجينات الشبيهة بـ ABCA1 من خلال وجود 37-38 إكسون مقابل 50 إكسونات في ABCA1. تتورط المجموعة الفرعية ABCA1 في تطور الأمراض الوراثية. في مرض طنجة المتنحي ، يتم تحور بروتين ABCA1. أيضًا ، خرائط ABCA4 إلى منطقة من الكروموسوم 1p21 تحتوي على جين مرض Stargardt. تم العثور على هذا الجين بشكل كبير في المستقبلات الضوئية للقضيب وتحول في مرض Stargardt ، والتهاب الشبكية المتنحي التصبغ ، وأغلبية ضمور العصب المخروطي المتنحي. [9]

تحرير ABCB

تتكون عائلة ABCB الفرعية من أربعة ناقلات كاملة واثنين من ناقلات نصف. هذه هي الفصيلة البشرية الوحيدة التي لديها كلا النوعين النصف والكامل من الناقلات. تم اكتشاف ABCB1 كبروتين مفرط في التعبير في بعض الخلايا السرطانية المقاومة للأدوية. يتم التعبير عنه بشكل أساسي في الحاجز الدموي الدماغي والكبد ويعتقد أنه يشارك في حماية الخلايا من السموم.تظهر الخلايا التي تفرط في التعبير عن هذا البروتين مقاومة للأدوية المتعددة. [9]

تحرير ABCC

تحتوي الفصيلة الفرعية ABCC على ثلاثة عشر عضوًا ويشار إلى تسعة من هذه الناقلات باسم بروتينات مقاومة الأدوية المتعددة (MRPs). توجد بروتينات MRP في جميع أنحاء الطبيعة وتتوسط العديد من الوظائف المهمة. [95] من المعروف أنها تشارك في نقل الأيونات وإفراز السموم ونقل الإشارة. [9] من بين تسعة بروتينات MRP ، أربعة منها ، MRP4 ، 5 ، 8 ، 9 (ABCC4 ، 5 ، 11 ، و 12) ، لها بنية ABC نموذجية مع أربعة مجالات ، تشتمل على مجالين غشائيين ممتدين ، مع كل امتداد المجال متبوعًا بمجال ربط النيوكليوتيدات. ويشار إلى هذه على أنها MRPs قصيرة. تُعرف نماذج MRP الخمس المتبقية (MRP1 و 2 و 6 و 7 (ABCC1 و 2 و 3 و 6 و 10) باسم MRPs الطويلة وتتميز بمجال خامس إضافي عند نهايتها N.

يعتبر CFTR ، الناقل المتورط في مرض التليف الكيسي ، جزءًا من هذه الفصيلة الفرعية. يحدث التليف الكيسي عند حدوث طفرة وفقدان وظيفة CFTR. [9]

إن مستقبلات السلفونيل يوريا (SUR) ، التي تشارك في إفراز الأنسولين ، والوظيفة العصبية ، ووظيفة العضلات ، هي أيضًا جزء من عائلة البروتينات هذه. الطفرات في بروتينات SUR هي سبب محتمل للإصابة بداء السكري عند حديثي الولادة. SUR هو أيضًا موقع الارتباط للأدوية مثل السلفونيل يوريا ومحفزات فتح قنوات البوتاسيوم مثل الديازوكسيد.

تحرير ABCD

تتكون الفصيلة الفرعية ABCD من أربعة جينات تقوم بتشفير نصف ناقلات معبر عنها حصريًا في البيروكسيسوم. ABCD1 مسؤول عن الشكل المرتبط بالكروم الكظري (ALD) وهو مرض يتميز بالتنكس العصبي ونقص الغدة الكظرية والذي يبدأ عادةً في أواخر الطفولة. تتميز خلايا مرضى ALD بتراكم الأحماض الدهنية المشبعة غير المتفرعة ، لكن الدور الدقيق لـ ABCD1 في العملية لا يزال غير محدد. بالإضافة إلى ذلك ، لم يتم بعد تحديد وظيفة جينات ABCD الأخرى ولكن يُعتقد أنها تمارس وظائف ذات صلة في استقلاب الأحماض الدهنية. [9]

تحرير ABCE و ABCF

تتكون كلتا المجموعتين الفرعيتين من جينات لها مجالات ربط ATP والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بنواقل ABC الأخرى ، لكن هذه الجينات لا تشفر للمجالات عبر الغشاء. يتكون ABCE من عضو واحد فقط ، OABP أو ABCE1 ، والمعروف أنه يتعرف على خلايا قليلة التغصن تنتج استجابةً لعدوى فيروسية معينة. يتكون كل عضو في المجموعة الفرعية ABCF من زوج من مجالات ربط ATP. [9]

تحرير ABCG

ستة ناقلات نصف مع مواقع ربط ATP على الطرف N والمجالات عبر الغشاء عند الطرف C تشكل عائلة ABCG الفرعية. هذا الاتجاه هو عكس كل جينات ABC الأخرى. لا يوجد سوى 5 جينات ABCG في الجينوم البشري ، ولكن هناك 15 في جينوم ذبابة الفاكهة و 10 في الخميرة. تم اكتشاف الجين ABCG2 في خطوط الخلايا المختارة لمقاومة عالية المستوى للميتوكسانترون وعدم وجود تعبير عن ABCB1 أو ABCC1. يمكن لـ ABCG2 تصدير الأدوية المضادة للسرطان الأنثروسيكلين ، وكذلك توبوتيكان ، أو ميتوكسانترون ، أو دوكسوروبيسين كركائز. تم العثور على عمليات نقل الكروموسومات لتسبب تضخيم ABCG2 أو إعادة ترتيب الموجودة في خطوط الخلايا المقاومة. الوظيفة الطبيعية لـ ABCG2 غير معروفة. [9]

عبر الأنواع الفرعية تحرير

تم إنشاء نظام التصنيف التالي لناقلات المواد المذابة عبر الغشاء في TCDB. [96]

يتم تحديد ثلاث عائلات من مصدري ABC من خلال أصولهم التطورية. [6] تم تطوير مصدري ABC1 عن طريق التضاعف الثلاثي داخل الجين لسلائف TMS 2 (TMS = مقطع عبر الغشاء. يحتوي البروتين "2 TMS" على جزأين عبر الغشاء) لإعطاء 6 بروتينات TMS. تطور مصدرو ABC2 عن طريق الازدواج داخل الجين لسلائف 3 TMS ، وتطور مصدرو ABC3 من 4 سلائف TMS والتي تضاعفت إما بشكل خارجي لإعطاء بروتينين من 4 TMS ، كلاهما مطلوب لوظيفة النقل ، أو داخل الجين لإعطاء 8 أو 10 بروتينات TMS. يبدو أن بروتينات TMS العشرة تحتوي على اثنين من TMSs إضافيين بين وحدتي تكرار TMS. [97] معظم أنظمة الامتصاص (جميعها باستثناء 3.A.1.21) هي من النوع ABC2 ، مقسمة إلى النوع الأول والنوع الثاني بالطريقة التي تتعامل بها مع النيوكليوتيدات. تستخدم فصيلة فرعية خاصة من مستوردي ABC2 تسمى ECF وحدة فرعية منفصلة للتعرف على الركيزة. [98]

  • 3.A.1.106 عائلة مصدّر الدهن (ليبيد)
  • 3.A.1.108 عائلة β-Glucan Exporter (GlucanE)
  • 3.A.1.109 عائلة مصدر البروتين -1 (Prot1E)
  • 3.A.1.110 عائلة مصدر البروتين -2 (Prot2E)
  • 3.A.1.111 عائلة مصدر الببتيد -1 (Pep1E)
  • 3.A.1.112 عائلة مصدر الببتيد -2 (Pep2E)
  • 3.A.1.113 عائلة مصدر الببتيد -3 (Pep3E)
  • 3.A.1.117 عائلة مصدر الدواء -2 (عقار إي 2)
  • 3.A.1.118 عائلة Microcin J25 Exporter (McjD)
  • 3.A.1.119 عائلة المخدرات / Siderophore Export-3 (DrugE3)
  • 3.A.1.123 عائلة مصدر الببتيد -4 (Pep4E)
  • 3.A.1.127 عائلة مصدري الببتيد AmfS (AmfS-E)
  • 3.A.1.129 عائلة CydDC Cysteine ​​Exporter (CydDC-E)
  • 3.A.1.135 The Drug Exporter-4 (DrugE4) Family
  • 3.A.1.139 عائلة UDP-Glucose Exporter (U-GlcE) (عائلة UPF0014)
  • 3.A.1.201 عائلة مصدري مقاومة الأدوية المتعددة (MDR) (ABCB)
  • 3-أ -1.202 عائلة مصدر توصيل الغشاء عبر التليف الكيسي (CFTR) (ABCC)
  • 3-أ -1.203 عائلة ناقل حمض الكوليسترول الدهني البيروكسى الدهني (P-FAT) (ABCD)
  • 3-أ -1.206 عائلة مصدّر فرمون الجنس A-Factor (STE) (ABCB)
  • 3.A.1.208 عائلة ناقل المخدرات المقترن (DCT) (ABCC) (Dębska et al. ، 2011)
  • 3.A.1.209 عائلة ناقل الببتيد MHC (TAP) (ABCB)
  • 3-أ 1.210 عائلة ناقلات المعادن الثقيلة (HMT) (ABCB)
  • 3.A.1.212 عائلة مصدر الببتيد الميتوكوندريا (MPE) (ABCB)
  • 3.A.1.21 Siderophore-Fe3 + إستغلال عائلة الناقل (SIUT)
  • 3.A.1.101 عائلة مصدري السكاريد الكبسولي (CPSE)
  • 3.A.1.102 عائلة مصدّر سكاريد الشحوم الدهنية (LOSE)
  • 3.A.1.103 عائلة مصدري عديدات السكاريد الدهنية (LPSE)
  • 3.A.1.104 عائلة مصدري حمض التيشويك (TAE)
  • 3.A.1.105 عائلة مصدر الدواء -1 (عقار إي 1)
  • 3-أ 1-107 عائلة مصدّر الهيم المفترض
  • 3.A.1.115 عائلة Na + المُصدِّر (NatE)
  • 3.A.1.116 عائلة المُصدرين Microcin B17 (McbE)
  • 3.A.1.124 عائلة مصدري الببتيد 5 المكونة من 3 مكونات (Pep5E)
  • 3.A.1.126 عائلة β-Exotoxin I Export (βETE)
  • 3.A.1.128 عائلة مصدّر الببتيد SkfA (SkfA-E)
  • 3.A.1.130 عائلة مصدّر الأدوية المتعددة / الهيموليسين (MHE)
  • 3.A.1.131 عائلة مقاومة الباسيتراسين (Bcr)
  • 3.A.1.132 عائلة ناقل الحركة الانزلاقية ABC (Gld)
  • 3.A.1.133 عائلة مصدر الببتيد 6 (Pep6E)
  • 3.A.1.138 عائلة غير معروفة من النوع ABC-2 (ABC2-1)
  • 3.A.1.141 عائلة مصدّر Ethyl Viologen (EVE) (DUF990 Family InterPro: IPR010390)
  • 3.A.1.142 عائلة Glycolipid Flippase (GLFlippase)
  • 3.A.1.143 نظام إفراز البروتينات الخارجية (EcsAB (C))
  • 3.A.1.144: عائلة ABC2-1 (ABC2-1) غير المميزة وظيفيًا
  • 3.A.1.145: Peptidase منصهر وظيفيًا غير مميز ABC2-2 (ABC2-2) عائلة
  • 3.A.1.146: عائلة الأكتينورودين (ACT) و undecylprodigiosin (RED) (ARE)
  • 3.A.1.147: عائلة ABC2-2 (ABC2-2) غير المميزة وظيفيًا
  • 3.A.1.148: عائلة ABC2-3 (ABC2-3) غير المميزة وظيفيًا
  • 3.A.1.149: عائلة ABC2-4 (ABC2-4) غير المميزة وظيفيًا
  • 3.A.1.150: عائلة ABC2-5 (ABC2-5) غير المميزة وظيفيًا
  • 3.A.1.151: عائلة ABC2-6 (ABC2-6) غير المميزة وظيفيًا
  • 3-أ -1 152: عائلة تصدير عديدات السكاريد الدهنية (LptBFG) (InterPro: IPR005495)
  • 3.A.1.204 عائلة ناقل سلائف صبغة العين (EPP) (ABCG)
  • 3-أ -1.205 عائلة مقاومة الأدوية متعددة الاتجاهات (PDR) (ABCG)
  • 3.A.1.211 عائلة الكوليسترول / الفوسفوليبيد / الشبكية (CPR) Flippase (ABCA)
  • 9 ب .74 عائلة بروتين PIP
  • جميع أنظمة الامتصاص (3.A.1.1 - 3.A.1.34 باستثناء 3.A.1.21)
    • 3-أ -1-1 ناقل امتصاص الكربوهيدرات -1 (CUT1)
    • 3-أ -1-2 ناقل امتصاص الكربوهيدرات -2 (CUT2)
    • 3-أ -1-3 ناقل امتصاص الأحماض الأمينية القطبية (PAAT)
    • 3-أ -1-4 ناقل امتصاص الأحماض الأمينية الكارهة للماء (HAAT)
    • 3.A.1.5 ناقلة امتصاص الببتيد / Opine / النيكل (PepT)
    • 3.A.1.6 ناقلة امتصاص الكبريتات / التنغستات (SulT)
    • 3.A.1.7 ناقل امتصاص الفوسفات (PhoT)
    • 3-أ / 1.8 ناقل امتصاص الموليبدات (MolT)
    • 3-أ 1.9 ناقل امتصاص الفوسفونات (PhnT)
    • 3-أ -1-10 ناقل امتصاص الحديد الحديدي (قدم)
    • 3.A.1.11 ناقل امتصاص البوليامين / Opine / Phosphonate (POPT)
    • 3-أ -1-12 ناقل امتصاص الأمين الرباعي (QAT)
    • 3.A.1.13 فيتامين ب12 ناقل الامتصاص (B12T)
    • 3.A.1.14 ناقل امتصاص كلاب الحديد (FeCT)
    • 3.A.1.15 المنغنيز / الزنك / ناقل امتصاص كلاب الحديد (MZT)
    • 3.A.1.16 ناقلة امتصاص النترات / النتريت / سيانات (NitT)
    • 3.A.1.17 Taurine Uptake Transporter (TauT)
    • 3.A.1.19 ناقل امتصاص الثيامين (ThiT)
    • 3-أ -1.20 ناقل الحديد Brachyspira (BIT)
    • 3.A.1.21 Siderophore-Fe3 + Uptake Transporter (SIUT)
    • 3.A.1.24 عائلة ناقل امتصاص الميثيونين (MUT) (على غرار 3.A.1.3 و 3.A.1.12)
    • 3-أ -1-27 عائلة بيتا-سداسي كلورو حلقي الهكسان (HCH) (على غرار 3.A.1.24 و 3.A.1.12)
    • 3.A.1.34 عائلة التربتوفان (TrpXYZ)
    • أنظمة امتصاص ECF
      • 3 أ / 1/18 عائلة ناقل امتصاص الكوبالت
      • 3.A.1.22 عائلة ناقل امتصاص النيكل (NiT)
      • 3-أ 1.23 عائلة ناقل امتصاص النيكل / الكوبالت (NiCoT)
      • 3.A.1.25 عائلة ناقل امتصاص البيوتين (BioMNY)
      • 3.A.1.26 عائلة ناقلة امتصاص الثيامين المفترضة (ثيو)
      • 3-أ 1.28 عائلة كويوزين (كويوزين)
      • 3.A.1.29 عائلة سلائف الميثيونين (Met-P)
      • 3.A.1.30 عائلة الثيامين السلائف (Thi-P)
      • 3.A.1.31 عائلة Unknown-ABC1 (U-ABC1)
      • 3-أ 1.32 عائلة سلائف الكوبالامين (B12-P)
      • 3.A.1.33 عائلة ميثيل ثيودينوسين (MTA)
      • 3.A.1.114 عائلة المُصدِّر المحتمل للجليكوليبيد (DevE)
      • 3.A.1.122 عائلة Macrolide Exporter (MacB)
      • 3.A.1.125 عائلة البروتين الدهني Translocase (LPT)
      • 3.A.1.134 عائلة مصدر الببتيد -7 (Pep7E)
      • 3.A.1.136 عائلة ABC-3 غير المميزة (U-ABC3-1)
      • 3.A.1.137 عائلة ABC-3 غير المميزة (U-ABC3-2)
      • 3.A.1.140 عائلة الحاجز FtsX / FtsE (FtsX / FtsE)
      • 3.A.1.207 عائلة حقيقيات النوى ABC3 (E-ABC3)

      شاهد البروتينات التي تنتمي إلى ABC Superfamily: هنا

      تم إنتاج العديد من هياكل المجالات القابلة للذوبان في الماء لبروتينات ABC في السنوات الأخيرة. [2]


      E. الهياكل المشاركة في Na + النقل

      من أجل العمل كمضخة انتقائية لـ Na + ، يجب أن تحتوي Na + -NQR على هياكل 1) تسمح لـ Na + بالمرور عبر النواة الكارهة للماء للغشاء و 2) توفر خصوصية الكاتيون لنظام النقل. في بروتينات نقل Na + الأخرى ، غالبًا ما تشتمل الهياكل التي تؤدي هذه الأدوار على بقايا الأسبارتات والغلوتامات [83]. تسهل الشحنة السالبة لهذه الأحماض الأمينية ارتباط الصوديوم الموجب الشحنة. لتحديد المخلفات التي يمكن أن تشارك في هذه الوظيفة ، استخدمنا البيانات من تحليلنا الطوبولوجي لتحديد المخلفات الحمضية المحفوظة في أجزاء الغشاء من الإنزيم. تم العثور على 17 من هذه البقايا ، جميعها في وحدات فرعية NqrB و D و E. ومن المثير للاهتمام ، أن جميع المخلفات الحمضية الموجودة في حلزونات الغشاء قريبة من الجانب السيتوبلازمي أو الجانب المحيط بالغشاء. هناك القليل من الدلائل على مسار مواقع الربط لنقل Na + عبر مركز الغشاء. للتحقيق في أدوار هذه المجموعات الحمضية ، قمنا ببناء طفرات تم فيها استبدال هذه البقايا بشكل فردي بمجموعات أليفاتية ، والتي يجب أن تتفاعل بشكل سيئ مع Na +. من بين السبعة عشر طفرات ، أظهر سبعة تثبيطًا كبيرًا لنشاطهم التحفيزي [64]. يمكن تقسيم هذه المسوخات السبعة إلى مجموعتين ، اعتمادًا على التغييرات الوظيفية التي تنتج عن الطفرة. ترتبط هذه المجموعة بجانب الغشاء الذي توجد عليه البقايا المتحولة.

      بالنسبة لمجموعة واحدة من المخلفات الموجودة بالقرب من العصارة الخلوية (NqrB-E144 و NqrB-D397 و NqrD-D133 و NqrE-E95) ، يؤدي استبدال أي من المجموعات الحمضية بمجموعة أليفاتية إلى انخفاض بمقدار 10 مرات أو أكثر في التقارب الظاهر لـ Na + في ظروف الحالة المستقرة. على هذا الأساس ، تم اقتراح هذه الأماكن لتكون جزءًا من موقع (مواقع) ربط الكاتيونات.

      من المحتمل أن يكون NqrB-D397 هو الرابط الأكثر أهمية ، حيث أن معدل دوران متحولة NqrB-D397A لا تظهر أي سلوك تشبع فيما يتعلق بـ Na +. يشير هذا إما إلى أن المتحول لديه تقارب منخفض للغاية لـ Na + ، أو أن امتصاص الصوديوم يعيق بشدة لدرجة أنه دائمًا ما يحد من المعدل.

      بالنسبة للمجموعة الثانية من المخلفات ، الواقعة بالقرب من محيط البلازم (الجانب الإيجابي من الغشاء) (NqrB-E28 و NqrB-D346 و NqrD-D88) ، أدى الاستعاضة عن الأحماض الأمينية الأليفاتية إلى انخفاض كبير في نشاط اختزال الكينون في إنزيم وحساسيته Na + ، ولكن لا يوجد تأثير تقريبًا على تقارب Na + الظاهر. يتوافق هذا مع دور هذه البقايا في مسار الخروج عبر غشاء Na +.

      تشير خصائص هذه المسوخات إلى أن تفاعلات Na + وتفاعلات نقل الإلكترون مرتبطة بإحكام.

      F. آلية اقتران

      F.1. نماذج ضخ Na + على أساس الاقتران المباشر

      لدى كل من Rich و Dimroth و Bogachev [56 ، 84 ، 85] جميع النماذج المقترحة التي يكون فيها تقليل عامل مساعد واحد (مركز 2Fe-2S ، أوبيكوينون أو عامل مساعد فلافين ، على التوالي) مقترنًا مباشرة بامتصاص الصوديوم من السيتوبلازم ، ويقترن أكسدة العامل المساعد بإخراج Na + إلى المحيط. هذه المخططات مستمدة من نماذج لمضخات H + التي تحركها الأكسدة والاختزال حيث يكون موقع ارتباط H + عادة جزءًا من عامل مساعد الأكسدة والاختزال نفسه. تم وصف مبدأ التشغيل الخاص بهم على أنه الحفاظ على & # x0201celectroneutrality & # x0201d بالقرب من العامل المساعد للاختزال & # x02014in تأثير ، ينشأ هذا الاقتران من تفاعل كولوم بين الإلكترون و H + ، أو في حالة Na + -NQR ، بين الإلكترون وأيون الصوديوم.

      يمكن وصف آليات الضخ & # x0201cd المقترنة مباشرة & # x0201d لهذه النماذج على أنها & # x0201clocal & # x0201d بمعنى أن الاتصال بين أحداث الأكسدة والاختزال وامتصاص وإطلاق Na يعمل على مسافات قصيرة من خلال التفاعلات الكيميائية بشكل أساسي ، بدلاً من من خلال تغييرات تكوين البروتين. من المتوقع أيضًا أن تتمتع آليات مثل هذه بدرجة عالية من & # x0201cthermodynamic coupling ، & # x0201d مما يعني أن تقارب موقع الربط لـ Na + يتم التحكم فيه من خلال حالة الأكسدة والاختزال للعامل المساعد.

      يأتي الدعم التجريبي الرئيسي للاقتران الديناميكي الحراري في Na + -NQR من دراسات الرنين المغناطيسي النووي التي قام فيها بوجاتشيف وزملاؤه [86] بقياس عرض خط النطاق 23 Na من Na في المحلول ، في وجود أشكال مختزلة ومؤكسدة من Na + -NQR . إذا كان محلول Na + في تبادل سريع مع Na + مرتبط بإنزيم ، فسيتم توسيع صدى 23 Na ، مع اتساع درجة الخط لدالة تقارب الربط. أفاد المؤلفون أن 23 صدىًا من عينات الإنزيم المختزل والمؤكسد تم توسيعها مقارنة بالإشارة من عينة بدون إنزيم ، لكن عرض الخط في عينة الإنزيم المختزل كان أكبر بكثير من العينة المؤكسدة. لقد حسبوا أن ألفة ارتباط الإنزيم للصوديوم هي 24 ملي مولار في الصورة المؤكسدة وتصل إلى 30 & # x003bcM في الشكل المختزل. [

      يجب أن يكون التفاعل من هذا النوع متبادلًا إذا تسبب اختزال أحد العوامل المساعدة في زيادة تقارب Na + ، فإن ارتباط Na سيثبت الشكل المختزل للعامل المساعد. في حالة الاقتران القوي ، المتوقع للأنظمة المقترنة مباشرة ، ستزداد إمكانات نقطة منتصف الأكسدة والاختزال للعامل المساعد بمقدار 60 مللي فولت لكل زيادة بمقدار 10 أضعاف في تركيز الصوديوم. ومع ذلك ، أجرى بوجاتشيف وزملاؤه أيضًا معايرة الأكسدة والاختزال لـ Na + -NQR بتركيزات مختلفة من Na + ، ولم يجدوا أي اعتماد واضح [80]. في الآونة الأخيرة ، لم تجد قياسات التوازن المباشر لربط Na + بـ Na + -NQR ، التي تم إجراؤها في مختبرنا ، باستخدام 22 Na + أي تغييرات تعتمد على الأكسدة والاختزال في أي من عدد Na المرتبط بـ Na + -NQR أو تقارب هذا التفاعل [48]. من المهم ملاحظة أن طريقة الرنين المغناطيسي النووي تعتمد على التبادل السريع للصوديوم بين المحلول وموقع الربط [86] ، وهو مطلب ربما لم يتم استيفائه في ظل الظروف التجريبية التي تم اختبارها. وبالتالي ، من الممكن أن تعكس التغييرات في عرض خط أطياف الرنين المغناطيسي النووي تغيرًا في حركية ربط Na + ، ولا تغير التقارب.

      من الواضح أيضًا أن القوة الدافعة موزعة بالتساوي على طول خطوات مسار نقل الإلكترون في الإنزيم وأنه لا يوجد عامل مساعد يكون اختزاله وأكسدته مفرطًا للغاية ، كما هو متوقع لآلية من النوع الذي تصوره النماذج السابقة .

      هذا الفشل ، حتى الآن ، في العثور على دليل على اقتران ديناميكي حراري بين تفاعلات الأكسدة والاختزال و Na لـ Na + -NQR ، يجادل ضد النماذج المقترنة مباشرة مثل تلك المذكورة أعلاه. البديل هو الاقتران غير المباشر حيث تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال والتقاط Na + في مواقع منفصلة ولا ترتبط إلا من خلال التغييرات التوافقية للبروتين. في مثل هذا المخطط ، يمكن تسريع تفاعل الأكسدة والاختزال ، ليس عن طريق تعديل الخصائص الديناميكية الحرارية لمراكز الأكسدة والاختزال ولكن من خلال تقليل حواجز التنشيط المرتبطة بالخطوات في إزفاء الصوديوم.

      F.2. دراسات وظيفية لتحديد خطوات التفاعل المزدوج

      تتمثل إحدى النقاط المهمة لفهم آلية Na + -NQR في تحديد خطوات الأكسدة والاختزال المرتبطة بضخ Na + عبر الغشاء. عالجت مجموعتنا هذا السؤال من خلال تحليل حركية نقل الإلكترون في بعض طفرات المجموعة الحمضية الموصوفة أعلاه والتي لا تستطيع نقل Na + [81]. لقد أظهرنا سابقًا أن NqrB-D397 يشكل جزءًا من موقع امتصاص / ربط الصوديوم وأن NqrB-D346 من المحتمل أن يكون متورطًا في مسار خروج الصوديوم [64]. في حالة NqrB-D397A ، 2Fe-2S & # x02192FMNج هذه الخطوة هي أيضًا الخطوة الرئيسية المعتمدة على Na + في التفاعل [49]. هذا يشير إلى الحد من FMNج يشارك بشكل مباشر في التقاط الصوديوم من المحلول. في حالة الطافرة NqrB-D346A ، يتم منع تدفق الإلكترون في FMNب & # x02192 خطوة الريبوفلافين ، مما يشير إلى أن هذه الخطوة تشارك في إطلاق الصوديوم إلى محيط البلازما. تم تأكيد ذلك من خلال قياسات & # x0201cs single-turnover & # x00394 & # x003a8 & # x0201d. في هذه التجارب ، تم استخدام صبغة حساسة للجهد لمتابعة توليد جهد الغشاء أثناء تقليل الإنزيم بواسطة NADH. أولاً ، تم إجراء التفاعل بإضافة NADH في وجود ubiquinone ، مما أدى إلى معدل دوران ثابت ، مصحوبًا بتكوين واضح لـ & # x00394 & # x003a8. بعد ذلك ، تم تكرار التجربة بدون ubiquinone ، لذلك انتهى التفاعل بعد تقليل جميع العوامل المساعدة. أنتج هذا التفاعل أصغر & # x00394 & # x003a8 ، ولكن اتساعه كان كبيرًا ، مما يدل على أن تقليل الإنزيم وحده ، بدون أكسدة بواسطة الكينون ، كافٍ لتوليد & # x00394 & # x003a8. لقد ثبت أن احتضان الإنزيم مع يوبيكوينول يقلل فقط من الريبوفلافين ، مما يترك العوامل المساعدة في المنبع تتأكسد. عندما يتم ذلك قبل إضافة NADH ، يكون له تأثير في منع نقل الإلكترون من FMNب لريبوفلافين.أنتج تفاعل الأكسدة والاختزال هذا بشكل أساسي no & # x00394 & # x003a8. إلى جانب النتائج السابقة ، يشير هذا إلى نقل الإلكترون من FMNب يقترن الريبوفلافين بضخ الصوديوم. تم إجراء هذه القياسات أيضًا على بعض طفرات Na + -NQR التي تفتقر إلى عوامل مساعدة محددة. في جميع الحالات ، أدى اقتطاع تفاعل الاختزال في نقطة سابقة إلى إلغاء أي جيل من & # x00394 & # x003a8. الصورة العامة التي تظهر من هذه النتائج هي أن Na + -NQR لا تعمل من خلال آلية اقتران جانب واحد. يتم تناول Na + من المحلول أثناء 2Fe-2S & # x02192FMNج الخطوة ويتم نقلها لاحقًا عبر عازل الغشاء وإطلاقها في محلول عند FMNب ينقل الإلكترونات إلى الريبوفلافين (الشكل 4). معًا ، تجادل هذه النتائج ضد أي دور مهم للاقتران المباشر في آلية Na + -NQR.

      أشار هيرست [87] إلى أن الآليات المقترنة محليًا لا تتوافق مع المتطلبات المفهومة لربط الصوديوم بالبروتينات. على وجه الخصوص ، من غير المرجح أن يكون التفاعل بين عملية الاختزال والربط الأيوني قويًا بدرجة كافية لدعم الانتقال الأيوني. لا يمكن أن يفسر الاقتران المباشر كيف يمنع الإنزيم البروتونات من الارتباط بالعامل المساعد & # x0201d -semiquinone root- بمعنى آخر ، كيف يكون الإنزيم انتقائيًا للصوديوم. علاوة على ذلك ، قد لا توجد ظروف بيئة عازلة منخفضة ، ضرورية للالتقاط المحايد إلكترونياً للصوديوم ، في الهياكل البيولوجية الرابطة للصوديوم. بينما يمكن أن تؤخذ البروتونات بسهولة بواسطة ذرة كهربية واحدة ، مما ينتج وسيطًا بدون شحنة صافية ، يحدث ارتباط الصوديوم عادةً في بيئات عالية المحبة للماء ، في مواقع ربط متعددة المسننات تتكون من ستة مخلفات قطبية [88]. يتوافق هذا مع اكتشافنا أنه في Na + -NQR ، تلعب ثلاثة بقايا حمضية على الأقل أدوارًا مهمة في موقع (مواقع) ربط Na +. أيضًا ، يشير عدم وجود اعتماد على الرقم الهيدروجيني لإمكانيات النقطة المتوسطة للعامل المساعد بقوة إلى أن العوامل المساعدة لا يمكن الوصول إليها في البيئة المائية وبالتالي إلى الصوديوم. أظهر تحليلنا لانتقائية الكاتيون أن الإنزيم له نفس الانجذاب للصوديوم والليثيوم ، ولكن عند تركيزات التشبع ، يحفز الليثيوم النشاط فقط 1/3 بقدر الصوديوم. لا يمكن أن يفسر الاقتران الموضعي انتقائية الكاتيون للإنزيم ، لأنه بموجب هذه الآلية ، يجب أن ينتج أي كاتيون لديه وصول إلى العامل المساعد & # x0201ccoupling & # x0201d نفس تأثير أيون الاقتران الطبيعي ، في هذه الحالة الصوديوم.

      وبالتالي ، هناك أدلة متزايدة على أن آلية الاقتران المباشر غير متوافقة مع الخصائص الفيزيائية للصوديوم. يشير كل هذا إلى أن Na + -NQR لديها آلية جديدة تعمل وفقًا لمبادئ مختلفة عن تلك التي يتم استدعاؤها عادةً لشرح مضخات H + ، ومن الممكن أن يكون لهذا الإنزيم قواسم مشتركة أكثر مع ناقلات Na + غير مدفوعة بالاختزال. من المجمعات التنفسية الأخرى.

      F.3. آلية غير مباشرة للاقتران

      نقترح أن آلية Na + -NQR لها العديد من الميزات الجديدة لإنزيم يحركه الأكسدة والاختزال. 1) بدلاً من حدوثه في موقع واحد ، فإن الاقتران بين تفاعلات الأكسدة والاختزال وانتقال Na + يتضمن خطوتين متميزتين على الأقل لنقل الإلكترون ، والتي لا تشترك في أي عامل مساعد مشترك: يحدث امتصاص الصوديوم أثناء 2Fe-2S & # x02192 FMNج خطوة الأكسدة والاختزال ، أثناء حركة Na + عبر الغشاء ، من المحتمل أن يتم إطلاقه في محيط البلازما ، أثناء FMNب & # x02192 Riboflavin الأكسدة والاختزال الخطوة 2) الاقتران بين تفاعلات الأكسدة والاختزال وضخ Na غير مباشر ، ومن المحتمل أن يتم التوسط من خلال التغييرات التوافقية للإنزيم. في FMNب & # x02192 خطوة الريبوفلافين ، التي يتم خلالها توليد جهد الغشاء ، توجد بقايا الحمض التي تسهل حركة الصوديوم بالقرب من الجانب المحيط بالغشاء ، في حين أن العوامل المساعدة تحدث تفاعل الأكسدة والاختزال على الجانب السيتوبلازمي من الغشاء ، فاصل كبير جدًا بالنسبة للتفاعل المباشر. يتوافق هذا مع الحالة الموضحة أعلاه ، وهي أن كيمياء تفاعلات بروتين Na + تختلف بشكل كافٍ عن تفاعلات H + البروتين لجعل الاقتران المباشر غير محتمل. ندرة الأدلة على التفاعلات بين تفاعلات الأكسدة والاختزال و Na + في ظروف التوازن ، تجادل ضد الارتباط الديناميكي الحراري الذي قد يكون متوقعًا لآلية مضخة مقترنة بشكل مباشر ، ومع ذلك فمن الممكن أن يحدث الارتباط الديناميكي الحراري ، ولكنه يظهر فقط في الوسطيات الحركية التي هي لا يمكن الوصول إليها في ظروف التوازن. 3) كما هو الحال في إنزيمات نقل Na + الأخرى ، من المحتمل أن يتم تسهيل حركة Na + عبر الغشاء الطارد للماء من خلال التغييرات التوافقية للبروتين (والتي يبدو أنها ضرورية بالفعل للاقتران) وكذلك تجاويف المياه الداخلية. يظهر مخطط يتضمن هذه الميزات في الشكل 6. هذه الأفكار الجديدة حول آلية Na + -NQR هي موضوع التحقيقات الحالية في مجموعتنا.

      التمثيل التخطيطي للتغييرات التوافقية المتضمنة في نقل Na + أثناء الآلية التحفيزية لـ Na + -NQR. التقاط الصوديوم: نقل الإلكترون من مركز 2Fe-2S إلى FMNج يتحكم في امتصاص الصوديوم من العصارة الخلوية. إطلاق الصوديوم: نقل الإلكترون من FMNب يتحكم الريبوفلافين في نقل Na + والإفراج عنه في محيط البلازما.

      يسلط الضوء:

      إن إنزيم Na + -pumping NADH: quinone oxidoreductase (Na + -NQR) هو إنزيم تنفسي ضروري في عملية التمثيل الغذائي للعديد من البكتيريا البحرية والممرضة التي تنقل Na + بدلاً من H + بشكل فريد. آلية ضخ Na + في Na + -NQR هي نتائج حديثة جديدة تظهر أن اقتران نقل Na + بتفاعلات الأكسدة والاختزال غير مباشر وبالتالي من المحتمل أن يتم بوساطة التغييرات التوافقية.


      مناقشة

      في هذه الدراسة ، استغلنا الاختلافات بين URAT1 البشري والفئران للكشف عن التفاعلات الجزيئية مع الركيزة البولية ومع مثبطات URAT1 ذات الصلة سريريًا ، وهي مركبات تقلل من مستويات URAT1 لعلاج النقرس. باستخدام الوهمين hURAT1 و rURAT1 ، تمكنا من تحديد بقايا hURAT1 التي تمنح تفاعلًا تقاربًا عاليًا مع مثبطات URAT1. تشمل المخلفات المسؤولة عن التقارب العالي لـ hURAT1 مع المثبطات Ser-35 في TM1 و Phe-365 في TM7 و Ile-481 في TM11 ، والتي تتوافق مع Asn و Tyr و Met ، على التوالي ، في rURAT1. بالنسبة إلى اليورات ، يتوسط hURAT1 Ser-35 و Phe-365 تفاعل عالي التقارب. يتفاعل Urate والمثبطات مع موقع ربط مشترك على URAT1 لأن جميعها تتطلب بقايا URAT1 مماثلة للتفاعل عالي التقارب. إن الطفرات النقطية في rURAT1 التي تحمل بقايا hURAT1 الفردية Ser-35 و Phe-365 و Ile-481 كلها تزيد من فاعلية المثبطات. توفر هذه الأنماط الظاهرية "اكتساب الوظيفة" أقوى دليل على أن بقايا URAT1 البشرية مهمة للتفاعلات مع كل من المثبطات والركيزة.

      تم تحديد Human URAT1 Ser-35 و Phe-365 و Ile-481 في شاشة غير متحيزة للأحماض الأمينية URAT1 المتورطة في تقارب المثبطات. تتمركز هذه الأحماض الأمينية الثلاثة في القناة المركزية لنموذج حاسوبي لـ OAT1 33 البشري ، وهو متماثل لـ hURAT1 الذي ينقل أيضًا اليورات 38 ويمنعه البروبينسيد 41. علاوة على ذلك ، أنتجت مجموعات متحولة نقطية خيمرية لهذه البقايا أنماطًا ظاهرية مضافة للألفة مع المثبطات واليورات ، مما يشير إلى أنها تشكل موقع ربط مشترك لركائز ومثبطات URAT1 داخل قناة النقل. يتم دعم هذه الفكرة من خلال النتائج الحديثة من الهياكل البلورية لناقلات الجلوكوز GLUT 42،43،44 ، أفراد عائلة SLC الذين لديهم تماثل تسلسل ضعيف ولكنهم مرتبطون هيكليًا بـ URAT1 من خلال MFS أضعاف 45. تُظهر هذه الدراسات أن سلاسل الأحماض الأمينية الجانبية في TM1 و TM7 و TM11 (بالإضافة إلى البقايا في مقاطع TM الأخرى) تتلامس مباشرة مع ركائز GLUT. علاوة على ذلك ، في التشكل الداخلي المفتوح لـ GLUT1 و GLUT5 ، تتلامس الجوانب خارج الخلية من TM1 و TM7 مع بعضها البعض ، بما يتوافق مع القرب القريب المتوقع لـ URAT1 Ser-35 و Phe-365 في نموذج الكمبيوتر OAT1 ، الموجود في نفس التشكل. في نموذج كمبيوتر آخر لـ OAT1 ، لوحظت تغييرات توافقية محاكية في الجوانب خارج الخلية لـ TM1 و TM7 46 ، مما يشير إلى دور محتمل لنقل الركيزة للمخلفات داخل هذه المجالات. يعد تحديد الموقع الدقيق لبقايا URAT1 داخل البروتين تخمينيًا وينتظر التوضيح من خلال تحديد بنية بلورية URAT1.

      نتوقع أن بقايا URAT1 هذه تتصل مباشرة بكل من الركائز والمثبطات. لدعم هذه الفرضية ، قمنا بتطوير اختبار ربط URAT1 بشري جديد ومحدد. أزاحت جميع المثبطات ارتباط المسبار ذي العلامات الإشعاعية ، مما يشير إلى أن بيانات الخرائط الوظيفية الخاصة بنا كشفت عن موقع ربط محدد داخل URAT1. يقدم اختبار الارتباط هذا أداة جديدة لتوصيف التفاعلات الجزيئية للمركبات والركائز مع URAT1. تتفاعل جميع عوامل حمض اليوريك التي اختبرناها حتى الآن مع هذه الأحماض الأمينية داخل URAT1. لم يتم تحديد المثبطات نفسها وتطويرها من خلال مناهج الكيمياء الطبية القياسية ولذا فهي متنوعة للغاية من الناحية الهيكلية. نعتقد أن القواسم المشتركة للربط قد تكون بسبب الخصائص الفريدة للبقايا في هذه المنطقة التي تسهل تفاعلات المثبط.

      على الرغم من أن الطبيعة الدقيقة لهذه التفاعلات غير معروفة ، فقد يكون لـ rURAT1 تقارب أقل للبولات والمثبطات لأن البقايا في المواضع 35 و 365 و 481 أكبر من بقايا hURAT1 المقابلة لذلك ، قد يقلل العائق الستيري من تقارب التفاعلات مع ناقلة الفئران. يحدث بقايا 365 في مجموعة من المخلفات العطرية في TM7 المحفوظة بشكل كبير في عائلة ناقل SLC22 ، وهو مجال ثبت أنه مهم في تفاعلات الركيزة لـ OAT1 و OAT3. ومع ذلك ، على عكس URAT1 حيث يدعم كل من Phe-365 و Tyr-365 نشاط النقل ، فإن البقايا المقابلة في OAT1 البشري و الفئران OAT3 و Tyr-354 و Tyr-352 مطلوبة بشكل صارم للتعرف على الركيزة. الطفرات في فينيل ألانين غير نشطة 29،30 ، مما يدل على أن التعرف على الركيزة يحدث من خلال ملامسات الماء مع مجموعات التيروزين هيدروكسيل. لذلك يبدو أن التعرف على مثبطات اليورات و URAT1 من خلال البقايا 365 يختلف ميكانيكيًا ، وربما يحدث من خلال التفاعلات الكارهة للماء بين الشقوق العطرية. قد تعيق مجموعة الهيدروكسيل لـ Tyr-365 من rURAT1 هذا التفاعل الكارهة للماء لتقليل التقارب.

      سابقًا ، أبلغنا أن Phe-365 و Met-25 قد تم الحصول عليهما أثناء تطور القردة (البشر ، والقردة ، وقرود العالم القديم ، وقرود العالم الجديد) ، وأن هذه المخلفات تعزز تقارب اليورات العالي في القرد URAT1 ، نسبة إلى غير- simian URAT1 ، التي تحمل Tyr-365 و Val-25 40 (الجدول التكميلي 4). تحتوي البقايا 35 و 481 على توزيعات مميزة للتطور النسبي (الجدول التكميلي 4) ولكنها تختلف أيضًا بين الإنسان والجرذان والفأر ، وبالتالي تم تحديدها أيضًا في تحليلات الوهم URAT1 من الإنسان إلى الفئران. نتوقع أن تكون المخلفات الأخرى متورطة أيضًا في تقارب البولي والمثبط. نظرًا لأن hURAT1 و rURAT1 يشتركان في هوية 74٪ من الأحماض الأمينية ، فإن الكيميرات من أخصائيي تقويم العظام لن تحدد جميع المخلفات المتضمنة في ربط المثبط. استنادًا إلى تحليل الهيكل / الوظيفة لمتجانسات URAT1 31،33،45،46،47،48،49 وكذلك من النتائج الأخيرة من الهياكل البلورية GLUT 41،44 ، نتوقع أن البقايا المحفوظة في العديد من مقاطع TM تلعب أيضًا دورًا في ملزمة لركائز ومثبطات URAT1. هوية المخلفات المقابلة لبقايا URAT1 البشرية 35 و 365 و 481 في أنواع URAT1 الأخرى (أطباء تقويم العظام) وفي SLC22A يتم عرض متماثلات الفصيلة الفرعية في الجدول التكميلي 4. ومن المثير للاهتمام ، أن بقايا التيروزين تحدث في معظم المتجانسات في الموضع المقابل لبقايا hURAT1 365 ، بحيث يكون Phe-365 فريدًا تقريبًا بالنسبة لـ hURAT1. لذلك ، قد يكون هذا الفينيل ألانين مهمًا في الفعالية العالية وخصوصية benzbromarone و verinurad لـ hURAT1 (Tan وآخرون. ، المخطوطات المقدمة). ومع ذلك ، فإن البروبينسيد غير محدد بشكل أكبر وله فعالية مماثلة لـ hURAT1 و hOAT4 و hOAT1 و hOAT3 24 بما يتوافق مع اكتشاف أن بقايا URAT1 35 و 365 و 481 تحدث جميعها ضمن الأشكال المتسلسلة الشائعة لجميع أفراد عائلة SLC22A 49.

      باختصار ، لقد حددنا العديد من الأحماض الأمينية في hURAT1 التي تتوسط التفاعل العالي التقارب مع مثبطات URAT1. تشارك بعض هذه البقايا أيضًا في التعرف على حامض البوليك الركيزة URAT1 وتقاربها. يوفر هذا آلية سهلة لتثبيط URAT1: تمنع المثبطات بشكل معقم تفاعل البوليات مع الأحماض الأمينية الرئيسية داخل القناة المركزية لـ URAT1 لمنع نقل حمض اليوريك. يمكن أن تؤثر الأشكال المتعددة التي تحدث بشكل طبيعي في هذه الأحماض الأمينية من حيث المبدأ على فعالية مثبطات URAT1 ، على الرغم من عدم تحديد أي منها حتى الآن. يمكن أن تساعد هذه النتائج أيضًا في اكتشاف مثبطات تقارب عالية جديدة ومثبطات محددة لـ URAT1 ، والتي قد تكون أيضًا بمثابة علاجات أكثر أمانًا وفعالية لخفض اليورات لفرط حمض يوريك الدم والنقرس.


      بيولوجيا ناقلات العين: ناقلات التدفق والتدفق في العين

      دانانجاي بال. أشيم ميترا ، في الناقلات والمستقبلات العينية ، 2013

      2.2.1 ناقلات الببتيد

      ناقلات الببتيد هي بروتينات غشاء بلازما مهمة تسهل الانتقال الخلوي لثنائي الببتيدات وثلاثي الببتيدات بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من الجزيئات المحاكية للببتيد مثل مثبطات الإنزيم المحول للأنجيوتنسين ، ومثبطات رينين ، β- المضادات الحيوية اللاكتام والسيفالوسبورينات. يعمل الرقم الهيدروجيني الحمضي الناتج عن مبادل Na + / H + كقوة ديناميكية لامتصاص الببتيدات. تم تحديد ناقلتي ببتيد حتى الآن: ناقل الببتيد 1 (PEPT1 ، SLC15A1) وناقل الببتيد 2 (PEPT2 ، SLC15A2) [6-10]. تشترك هذه الناقلات في طوبولوجيا مماثلة وتحتوي على 12 مجالًا ممتدًا للغشاء متوقعًا (مجالات الغشاء TMDs) مع طرفين N و C موجهين نحو العصارة الخلوية (الشكل 2.1). يشفر البروتين PEPT1 لـ 708 من بقايا الأحماض الأمينية بينما يشفر PEPT2 لـ 729 من بقايا الأحماض الأمينية. تمتلك أنظمة النقل هذه قدرة فريدة على نقل ثنائي الببتيدات وثلاثي الببتيدات (بغض النظر عن التسلسل) ، بما في ذلك الأنواع المشحونة بشكل مختلف. هذه الناقلات محددة الفراغ وتشتمل على تقارب كبير لـ L- enantiomers من بقايا الأحماض الأمينية بالنسبة إلى الببتيدات مع واحد أو أكثر من متشابهة D. تعتبر ناقلات الببتيد أول ناقلات غشاء مغذيات للثدييات تستخدم تدرج بروتوني كهروكيميائي كقوة دافعة لها [11].

      الشكل 2.1. طوبولوجيا الغشاء لناقل الببتيد 1 (PEPT1). (أ) يحتوي البروتين على 12 مجالًا عبر الغشاء ، مع نهايات الطرف N والطرف C في العصارة الخلوية. (ب) استنادًا إلى تحليل الناقلات الكيميرية المشتقة من PEPT1 و PEPT2 ، تشكل المجالات عبر الغشاء باللون الأخضر جزءًا من مجال ربط الركيزة. المخلفات الملونة ضرورية للعمل. كما يتضح من التحليل الطفري ، يبدو أن بقايا الهيستيدين ، باللون الأصفر ، متورطة في ربط البروتون والتعرف على الركيزة. البقايا الموضحة باللون الأحمر تعدل الركيزة وربط البروتون. قد تشكل المناطق المحددة بنية تشبه المسام تربط وتنقل العديد من الركائز.

      مستنسخة بإذن [7]

      أوضح نهج الطفرات الموجه بالموقع العلاقات الهيكلية والوظيفية لـ PEPT1 و PEPT2. تم توقع أن تكون المنطقة الطرفية N للبروتين حتى تسعة TMDs مسؤولة عن جميع الخصائص المظهرية [12]. تحدد الـ TMDs الستة الأولى الجزء الرئيسي من جيب ربط الركيزة وتعتبر هذه المناطق مسؤولة عن تحديد اعتماد الأس الهيدروجيني ، بينما تحدد TMDs من السابع إلى التاسع تقارب الركيزة [13 ، 14]. تكشف كل هذه النتائج أن TMDs N-terminal تشكل بنية تشبه المسام وأن TMDs 7-9 تشكل جيب ربط الركيزة. في المجال اللاحق ، يتداخل امتداد من بقايا الأحماض الأمينية (1-59) مع السلاسل الجانبية لثنائيات الببتيدات ، وبقايا أخرى (60-91) تساهم بشكل كبير في النقل المعتمد على الرقم الهيدروجيني [15]. علاوة على ذلك ، حدد نهج الطفرات الموجهة بالموقع العديد من المخلفات الحيوية لوظيفتها. تمت دراسة دور بقايا الهيستامين (له 57) (في TMD 2) ويبدو أنه مرتبط بربط البروتون ، من خلال اثنين من بقايا التيروزين القريبة (Y 56 و Y 64) لتثبيت الشحنة. تسهل له 121 تحييد شحنة الببتيدات الحمضية عن طريق البروتون وهو مسؤول عن التعرف على الركيزة [16]. يبدو أن البقايا الأخرى في TMDs 1 و 3 و 5 و 7 هي مُعدِّلات لربط الركيزة. على الرغم من أن التحليلات الأخيرة للهيكل والوظيفة قد دفعت الباحثين إلى فهم بيولوجيا ناقلات الببتيد والتنبؤ بخصائص ربط الركيزة ، لا يزال هناك سؤال حول كيفية قدرة ناقلات الببتيد (PEPT1 و PEPT2) على نقل ليس فقط الببتيدات والببتيد نظائرها مثل β-المضادات الحيوية اللاكتام ، ولكن أيضًا الأدوية المقترنة بالببتيد الأكبر حجمًا [17].

      في الآونة الأخيرة ، التركيب البلوري لـ PepTوبالتالي، متماثل وظيفيًا بدائي النواة مماثل لناقلات الببتيد للثدييات PEPT1 و PEPT2 من Shewanella oneidensis تم الإبلاغ عنها [6 ، 18]. يكشف هذا الهيكل عن حالة مسدودة مرتبطة بالرابط لعائلة الناقل هذه ويوفر رؤى جديدة لآلية النقل العام. حددت Newstead وزملاؤها [6 ، 18] موقع الارتباط بالببتيد في تجويف مركزي محب للماء ، والذي يحجب رابطة مرتبطة من كل من جانبي الغشاء خارج الخلية وداخلها. تعتبر بقايا الأحماض الأمينية متورطة في اقتران البروتونات ، والتي يتم توطينها بالقرب من البوابة خارج الخلية للتجويف المركزي. تم اقتراح آلية محتملة لظهور الببتيد-البروتون بمساعدة ثلاث مراحل مختلفة: (أ) التشكل المواجه للخارج ، (ب) الحالة المغطاة و (ج) التشكل المواجه للداخل (الشكل 2.2). في المرحلة A ، يمكن للببتيد (Pep) والبروتون (H +) الوصول إلى مواقع الربط الخاصة بها عبر التجويف المواجه للخارج ، والذي يفتح باتجاه الجانب خارج الخلية من الغشاء. تتكون منطقة ربط الببتيد من أسطح كل من حزم الحلزون الطرفي N و C (ممثلة بالرموز + و-) ، بينما تقع منطقة ربط البروتون في المنطقة بالقرب من البوابة خارج الخلية أثناء التشكل المواجه للخارج . في حالة الانسداد ، ينسد Pep في التجويف المركزي عن طريق إغلاق طرفي التجويف المركزي. لكن منطقة الارتباط بالبروتون لا تزال معرضة للجانب خارج الخلية من خلال التجويف خارج الخلية. خلال المرحلة المواجهة للداخل ، يتم إطلاق كل من Pep و H + باتجاه الجانب داخل الخلايا من الغشاء من خلال التجويف المواجه للداخل مع تعرض منطقة ربط البروتون للجانب داخل الخلايا في هذا التشكل.

      الشكل 2.2. الآثار المترتبة على أعراض الببتيد يحركها البروتون.

      مستنسخة بإذن [18]

      ومع ذلك ، في حالة عدم وجود بنية بلورية لناقل الببتيد البشري ، قد تظل مناهج نمذجة الكمبيوتر / التماثل المدعومة بالتجارب الوظيفية مقاربة صالحة لتوضيح البنية ثلاثية الأبعاد لـ PEPT [19]. لقد قدم الفهم الأوسع نطاقًا للبيولوجيا الهيكلية بعض الأفكار حول المرونة التوافقية لناقلات الببتيد ، ولكن يجب إجراء مزيد من الدراسة للتحليلات الفيزيائية الحيوية والوظيفية لربط الترابط لتمكين الآلية الجزيئية لنقل الدواء.


      الإجراءات التجريبية

      محاذاة التسلسل والتحليل

      جيل الإنشاءات الطافرة

      لتسهيل تحديد توطين الغشاء ، تم بناء المسوخ باستخدام بروتين مضان أصفر (YFP) ذو علامات من النوع البري البشري (WT) PMAT كقالب. تم تمييز YFP في N-termini لناقلات WT و PMAT المتحولة ، وقد أظهرت دراساتنا السابقة أن علامات YFP لم يكن لها أي تأثير على انتقائية الركيزة والسلوكيات الحركية للناقل (16). تم استنساخ PMAT البشري WT سابقًا في ناقل YFP pEYFP-C1 (Clontech ، Palo Alto ، CA) (5). تم إنشاء المسوخ عن طريق الطفرات الموجهة من الموقع باستخدام مجموعة QuickChange (Stratagene ، La Jolla ، CA) وفقًا لبروتوكول الشركة المصنعة & # x02019s. تم تأكيد تسلسل كل متحولة عن طريق التسلسل المباشر للحمض النووي في قسم الكيمياء الحيوية بجامعة واشنطن.

      تعبير مستقر في خلايا MDCK

      تم نقل التركيبات المتحولة التي تحمل علامة YFP إلى خلايا MDCK باستخدام كاشف تعداء Lipofectamine 2000 (Invitrogen ، Carlsbad ، CA). تم الحصول على خطوط الخلايا المنقولة بشكل ثابت عن طريق زراعة الخلايا في وسط أساسي بسيط يحتوي على 10 ٪ من مصل بقري جنيني و G418 (1000 & # x003bcg / مل). تم نقل ناقل pEYFP-C1 الفارغ إلى خلايا MDCK للحصول على خط خلية التحكم. بعد 2 & # x020133 أسبوعًا من اختيار الدواء ، تمت تنقية الخلايا الإيجابية الفلورية بواسطة فارز FACS Vantage SE (BD Biosciences ، سان خوسيه ، كاليفورنيا) في مركز تحليل الخلايا في جامعة واشنطن ، مركز العلوم الصحية. تمت زراعة الخلايا المصنفة وصيانتها في وسط أساسي بسيط يحتوي على G418 (200 & # x003bcg / مل).

      متحد البؤر المجهري الإسفار

      لتحديد التوطين الخلوي لناقلات متحولة ذات علامات YFP ،

      نمت خلايا 2 & # x000d710 5 فوق زجاج غطاء المجهر في 6 أطباق جيدة (فالكون) لمدة 2 & # x020133 يومًا حتى تتجمع. تم تركيب الخلايا على شرائح زجاجية مجهرية باستخدام Fluoromount-G (علوم الميكروسكوب الإلكتروني ، هاتفيلد ، PA) وتم تصورها باستخدام مجهر متحد البؤر Leica SP1 مجهز بليزر الأرجون كمصدر للضوء في منشأة Keck Microscopy في جامعة واشنطن. تم التقاط الصور عن طريق الإثارة عند 488 نانومتر والانبعاثات عند 515 نانومتر.

      التوصيف الوظيفي في خلايا MDCK

      تم طلاء خلايا MDCK المصابة بالعدوى بشكل ثابت في 24 طبقًا جيدًا وتم السماح لها بالنمو لمدة 2 & # x020133 يومًا حتى تتجمع. تم استنشاق وسط النمو وشطف كل بئر مرة واحدة باستخدام محلول Krebs-Ringer-Henseleit (KRH) (5.6 ملي مولار من الجلوكوز ، 125 ملي مول كلوريد الصوديوم ، 4.8 ملي مول كلوريد ، 1.2 ملي مولار KH2ص4، 1.2 ملي كلوريد الكالسيوم2، 1.2 ملي MgSO4، 25 مم HEPES ، درجة الحموضة 7.4) ومحتضنة مسبقًا في نفس المخزن المؤقت لمدة 15 دقيقة عند 37 & # x000b0C. تم إجراء فحوصات النقل عند 37 & # x000b0C عن طريق احتضان الخلايا في المخزن المؤقت KRH الذي يحتوي على 3 يجند يحمل علامة H. [3 H] MPP + (85 Ci / mmol) و [3 H] uridine (30 Ci / mmol) تم الحصول عليها من American Radiolabeled Chemicals، Inc. (St. [3 H] 5-HT (5-هيدروكسي- [1،2- 3 H] تريبتامين كرياتينين سلفات ، 28.1 Ci / مليمول) و [3 H] دوبامين (3،4-ثنائي هيدروكسي- [2،5،6- 3 H] phenylethylamine ، 51.3 Ci / mmol) من شركة PerkinElmer Life Sciences، Inc. تم الحصول على جميع المواد الكيميائية الأخرى من Sigma (سانت لويس ، MO). لدراسات النقل باستخدام 3 يوريدين نيوكليوسيد المسمى H ، تمت إضافة 0.5 & # x003bcM NBMPR إلى مخزن النقل لقمع أنشطة امتصاص النوكليوزيد الذاتية. بالنسبة لدراسات تثبيط اليوريدين ، تم تحضين الخلايا بـ 3 روابط تحمل علامة H في وجود 1 ملي مولار من اليوريدين وتم إجراء فحوصات النقل عند 37 & # x000b0 درجة مئوية. تم إنهاء الامتصاص بغسل الخلايا ثلاث مرات باستخدام محلول KRH بارد مثلج. تم بعد ذلك إذابة الخلايا باستخدام 0.5 مل من هيدروكسيد الصوديوم 1N وتم تحييدها باستخدام 0.5 مل من حمض الهيدروكلوريك 1N. تم قياس النشاط الإشعاعي في محللة الخلية عن طريق حساب التلألؤ السائل. تم قياس تركيز البروتين في كل بئر باستخدام مجموعة فحص بروتين BCA (بيرس) وتم تطبيع الامتصاص في كل بئر لمحتواه من البروتين. في جميع الدراسات ، تم استخدام الخلايا المنقولة بواسطة ناقل فارغ كعنصر تحكم في الخلفية. تم حساب الامتصاص الخاص بالناقل عن طريق طرح امتصاص الخلفية في الخلايا المنقولة بالنواقل.

      عزل بروتينات غشاء البلازما بواسطة Biotinylation على سطح الخلية

      تم طلاء خلايا MDCK المصابة بالعدوى بشكل ثابت على ألواح 60 مم وتم تربيتها حتى تتكدس. تم غسل الخلايا مرتين باستخدام 3 مل من PBS / CM المثلج (138 ملي كلوريد الصوديوم ، 2.7 ملي مول كلوريد ، 8 ملي مولار Na2HPO41.5 مم KH2ص4، 0.1 ملي كلوريد الكالسيوم2، 1 ملي MgCl2، درجة الحموضة 8.0). تم إجراء عملية التحلل الحيوي على الجليد عن طريق الحضانة باستخدام 1 مل من PBS / CM المثلج الذي يحتوي على كاشف حيوي غير منفذ للغشاء Sulfo-NHS-SS-biotin (0.5 مجم / مل) (بيرس ، روكفورد ، إيل). بعد حضانتين متتاليتين لمدة 20 دقيقة عند 4 & # x000b0C مع NHS-SS-biotin المحضر حديثًا والاهتزاز اللطيف ، تم شطف الخلايا لفترة وجيزة بـ 3 مل من PBS / CM تحتوي على 100 ملي جليكاين. تم تحضين الخلايا بشكل أكبر عند 4 & # x000b0C بنفس المحلول لمدة 20 دقيقة لضمان التبريد الكامل لـ NHS-SS-biotin غير المتفاعل. تم بعد ذلك إذابة الخلايا على الجليد عن طريق الحضانة في 1 مل من محلول التحلل الذي يحتوي على 20 ملي مولار من Tris ، و 150 ملي كلوريد الصوديوم ، و 1 ملي مولار EDTA ، و 1 ٪ Triton X-100 ، و 1 ملي مولار من فينيل ميثيل سلفونيل فلوريد وكوكتيل مثبطات البروتياز (روش) لمدة ساعة واحدة. مع دوامة عرضية. تم قياس تركيزات البروتين من محللة طافية ، ثم تمت إضافة خمسين ميكرولتر من بروتين UltraLink Immobilized NeutrAvidin (بيرس) إلى المادة الطافية لعزل بروتينات الغشاء. تعرضت بروتينات الغشاء لطخة غربية باستخدام جسم مضاد لبروتين الفلوريسنت أحادي النسيلة للفأر (JL-8) (BD Biosciences) بتخفيف 1: 1000 ، يليه الفجل الماعز المترافق مع بيروكسيديز الفجل IgG (1: 20000 تخفيف). تم الكشف عن الإشارات الكيميائية في اللطخات الغربية باستخدام SuperSignal West Pico Chemiluminescent Substrate (Pierce) متبوعًا بتعريض البقع لأفلام الأشعة السينية. تم قياس شدة النطاق بواسطة قياس الكثافة باستخدام برنامج ImageQuant (الديناميكيات الجزيئية). كما ورد سابقًا (16) ، نطاقات بروتين مزدوجة أو متعددة حول الحجم الجزيئي المتوقع (

      75 كيلو دالتون) بالنسبة لبروتينات PMAT الموسومة YFP ، والتي يمكن أن تكون بسبب الجليكوزيل التفاضلي لـ PMAT.

      تحليل العجلة الحلزونية

      تم إنشاء العجلات الحلزونية باستخدام برنامج Helix Wheel على خادم الأحياء الجزيئية EXPASY وتم نقلها لاحقًا إلى قالب عجلة حلزونية. يُفترض أن يكون مجال الغشاء معيارًا & # x003b1 & # x02013helix (3.6 بقايا / دوران حلزوني). يتم رسم كل بقايا في TM كل 100 & # x000b0 حول مركز الدائرة. تم عرض إسقاط مواضع المخلفات على مستوى عمودي على المحور الحلزوني. يتم تحديد الكراهية للماء والحنان للماء وفقًا لمقياس إجماع Eisenberg et al. (21).

      تحليل البيانات

      بالنسبة لجميع تجارب الامتصاص ، تم التعبير عن البيانات بالمتوسط ​​& # x000b1 S.D. من ثلاث تجارب مستقلة (ن = 3) بممرات خلوية مختلفة. لكل تجربة ، تم إجراء الامتصاص في ثلاث نسخ في ثلاث آبار مختلفة على نفس اللوحة. حيثما ينطبق ذلك ، ص تم الحصول على القيم من خلال اختبار الطالب & # x02019s. بالنسبة لدراسات Michaelis-Menten ، كانت البيانات مناسبة للمعادلة V = الخامسالأعلى [س]/(كم+ [S]) باستخدام Kaleidagraph Version 3.6 (Synergy Software، Reading، PA) ، حيث V هو معدل النقل و [S] هو تركيز الركيزة. تم تحديد المعلمات الحركية بواسطة تركيب انحدار المربعات الصغرى غير الخطية كما هو موضح سابقًا (5 ، 6).


      هل تقارب الإنزيم أو الناقل لركائزه أو المذاب يتأثر بالأحماض الأمينية في موقع الارتباط؟ - مادة الاحياء

      Ectoine ومشتقاته 5-hydroxyectoine هي مواد مذابة متوافقة يتم تصنيعها على نطاق واسع بواسطة البكتيريا للتعامل مع الإجهاد التناضحي من الناحية الفسيولوجية. كما أنها تعمل كمرافقين كيميائيين وتحافظ على وظائف الجزيئات الكبيرة. يتم إنتاج 5-Hydroxyectoine من ectoine من خلال hydroxylation خاص بالاستريو ، وهو تفاعل إنزيمي محفز بواسطة ectoine hydroxylase (EctD). بروتين EctD هو عضو في عائلة الحديد غير المحتوية على الهيم (II) و 2-oxoglutarate dioxygenase المعتمد على عائلة Dioxygenase ، ويتم حفظه جيدًا من الناحية التطورية. درسنا هيدروكسيلاز الإكتوين من البكتيريا البحرية فائقة التأقلم مع البرودة Sphingopyxis alaskensis (سا) ووجدوا أن المطهر سابروتين EctD هو محلول متماثل في المحلول. قررنا ساهيكل بلوري EctD في شكله apo ، معقد مع محفز الحديد ، وفي شكل يحتوي على الحديد ، والركيزة المشتركة 2-oxoglutarate ، ومنتج التفاعل لـ EctD ، 5-hydroxyectoine. ترتبط روابط الحديد و 2-oxoglutarate داخل موقع EctD النشط بطريقة مشابهة لتلك الموجودة في الأعضاء الآخرين من عائلة dioxygenase الفائقة. ومع ذلك ، يتم تنسيق 5-Hydroxyectoine بواسطة EctD بطريقة مختلفة عن تلك الموجودة في بروتينات مستقبلات الذائبة عالية التقارب التي تعمل جنبًا إلى جنب مع أنظمة الاستيراد الميكروبية للأوكتوينات. يوفر تحليلنا البلوري عرضًا تفصيليًا للموقع النشط لـ ectoine hydroxylase ويكشف عن شبكة معقدة من التفاعلات بين الإنزيم وروابطه التي تضمن بشكل جماعي هيدروكسيل ركيزة ectoine بطريقة خاصة بالموضع والاستيريو.

      تم دعم هذا العمل جزئيًا من قبل Deutsche Forschungsgemeinschaft Grant SFB 987 ، برنامج LOEWE لولاية هيسن (عبر مركز علم الأحياء الدقيقة الاصطناعية ، ماربورغ) ، معهد ماكس بلانك للأحياء الدقيقة الأرضية (ماربورغ) من خلال المجموعة الفخرية لـ RK Thauer ، مساهمة من Fonds der Chemischen Industrie ، وجامعة Heinrich-Heine-Düsseldorf ومعهد الكيمياء الحيوية التابع لها ، ومن خلال مبادرة "Fit for Excellence" من جامعة Heinrich-Heine.


      الإنزيمات: كيف تعمل وماذا تفعل

      تساعد الإنزيمات في تسريع التفاعلات الكيميائية في جسم الإنسان. ترتبط بالجزيئات وتغيرها بطرق محددة. فهي ضرورية للتنفس ، وهضم الطعام ، ووظيفة العضلات والأعصاب ، من بين آلاف الأدوار الأخرى.

      في هذه المقالة ، سنشرح ماهية الإنزيم وكيف يعمل ، وسنقدم بعض الأمثلة الشائعة عن الإنزيمات في جسم الإنسان.

      يقوم إنزيم الأميليز (في الصورة) بتقسيم النشا إلى سكريات.

      تتكون الإنزيمات من بروتينات مطوية في أشكال معقدة موجودة في جميع أنحاء الجسم.

      تعتمد التفاعلات الكيميائية التي تبقينا على قيد الحياة - التمثيل الغذائي لدينا - على العمل الذي تقوم به الإنزيمات.

      تسريع الإنزيمات (تحفيز) التفاعلات الكيميائية في بعض الحالات ، يمكن للأنزيمات أن تحدث تفاعلًا كيميائيًا أسرع بملايين المرات مما كان يمكن أن يكون بدونه.

      أ المادة المتفاعلة يرتبط ب موقع نشط من إنزيم ويتم تحويلها إلى منتجات. بمجرد أن تغادر المنتجات الموقع النشط ، يكون الإنزيم جاهزًا للارتباط بركيزة جديدة وتكرار العملية.

      الجهاز الهضمي - تساعد الإنزيمات الجسم على تفكيك الجزيئات المعقدة الأكبر إلى جزيئات أصغر ، مثل الجلوكوز ، حتى يتمكن الجسم من استخدامها كوقود.

      تكرار الحمض النووي - كل خلية في جسمك تحتوي على حمض نووي. في كل مرة تنقسم فيها الخلية ، يجب نسخ هذا الحمض النووي. تساعد الإنزيمات في هذه العملية عن طريق فك لفائف الحمض النووي ونسخ المعلومات.

      إنزيمات الكبد - يفكك الكبد السموم في الجسم. للقيام بذلك ، فإنه يستخدم مجموعة من الإنزيمات.

      تم اقتراح نموذج "القفل والمفتاح" لأول مرة في عام 1894. في هذا النموذج ، يكون الموقع النشط للإنزيم شكلًا محددًا ، ولا يتناسب معه إلا الركيزة ، مثل القفل والمفتاح.

      تم الآن تحديث هذا النموذج ويسمى نموذج مناسب مستحث.

      في هذا النموذج ، يتغير شكل الموقع النشط أثناء تفاعله مع الركيزة. بمجرد أن يتم تثبيت الركيزة بالكامل وفي الموضع المحدد ، يمكن أن يبدأ التحفيز.

      يمكن أن تعمل الإنزيمات فقط في ظروف معينة. تعمل معظم الإنزيمات في جسم الإنسان بشكل أفضل عند حوالي 37 درجة مئوية - درجة حرارة الجسم. في درجات حرارة منخفضة ، ستظل تعمل ولكن ببطء أكبر.

      وبالمثل ، يمكن أن تعمل الإنزيمات فقط في نطاق معين من الأس الهيدروجيني (حمضي / قلوي). يعتمد تفضيلهم على مكان وجودهم في الجسم. على سبيل المثال ، تعمل الإنزيمات في الأمعاء بشكل أفضل عند 7.5 درجة حموضة ، بينما تعمل الإنزيمات الموجودة في المعدة بشكل أفضل عند درجة الحموضة 2 لأن المعدة أكثر حمضية.

      إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا أو إذا كانت البيئة حمضية جدًا أو قلوية ، فإن الإنزيم يغير شكله ، مما يغير شكل الموقع النشط بحيث لا يمكن للركائز الارتباط به - فقد أصبح الإنزيم مشوه.

      لا يمكن لبعض الإنزيمات أن تعمل ما لم يكن لديها جزيء محدد غير بروتيني مرتبط بها. وتسمى هذه العوامل المساعدة. على سبيل المثال ، الأنهيدراز الكربوني ، وهو إنزيم يساعد في الحفاظ على الرقم الهيدروجيني للجسم ، لا يمكن أن يعمل ما لم يتم ربطه بأيون الزنك.

      لضمان عمل أجهزة الجسم بشكل صحيح ، تحتاج في بعض الأحيان إلى إبطاء الإنزيمات. على سبيل المثال ، إذا كان الإنزيم ينتج الكثير من المنتج ، فيجب أن تكون هناك طريقة لتقليل الإنتاج أو إيقافه.

      يمكن منع نشاط الإنزيمات بعدة طرق:

      مثبطات تنافسية - يحجب الجزيء الموقع النشط بحيث يتعين على الركيزة أن تتنافس مع المانع للارتباط بالإنزيم.

      مثبطات غير تنافسية - يرتبط الجزيء بإنزيم في مكان آخر غير الموقع النشط ويقلل من فعالية عمله.

      مثبطات غير تنافسية - يرتبط المانع بالإنزيم والركيزة بعد أن يرتبط كل منهما بالآخر. تترك المنتجات الموقع النشط بسهولة أقل ، ويتباطأ التفاعل.

      مثبطات لا رجعة فيها - مثبط لا رجعة فيه يرتبط بالإنزيم ويثبطه بشكل دائم.

      يوجد آلاف الإنزيمات في جسم الإنسان ، وإليك بعض الأمثلة:

      • ليباز - مجموعة من الإنزيمات التي تساعد على هضم الدهون في الأمعاء.
      • الأميليز - يساعد في تحويل النشويات إلى سكريات. تم العثور على الأميليز في اللعاب.
      • مالتاس - كما يوجد في اللعاب يكسر سكر المالتوز إلى جلوكوز. يوجد المالتوز في الأطعمة مثل البطاطس والمعكرونة والبيرة.
      • التربسين - الموجودة في الأمعاء الدقيقة ، تقسم البروتينات إلى أحماض أمينية.
      • اللاكتاز - يوجد أيضًا في الأمعاء الدقيقة ، يكسر اللاكتوز ، السكر الموجود في الحليب ، إلى الجلوكوز والجلاكتوز.
      • أستيل كولينستراز - يكسر الناقل العصبي أستيل كولين في الأعصاب والعضلات.
      • هيليكاس - يكشف الحمض النووي.
      • بوليميريز الحمض النووي - توليف الحمض النووي من ديوكسي ريبونوكليوتيدات.

      تلعب الإنزيمات دورًا كبيرًا في سير العمل اليومي لجسم الإنسان. من خلال الارتباط بالمركبات وتغييرها ، فهي ضرورية لسير عمل الجهاز الهضمي والجهاز العصبي والعضلات وغير ذلك الكثير.


      الفرق بين البروتينات الحاملة والقناة

      من الضروري نقل المواد عبر غشاء الخلية ، من أجل الحفاظ على الخلايا نشطة وحيوية. يتم نقل هذه المواد أساسًا عن طريق بروتينات النقل الغشائي في غشاء البلازما للخلايا. هناك نوعان من البروتينات الحاملة لبروتينات النقل الغشائي وبروتينات القناة المتورطة في نقل المواد القابلة للذوبان في الماء وغير القابلة للذوبان عبر غشاء الخلية. تسمح هذه البروتينات بشكل أساسي بمرور الجزيئات القطبية مثل الأيونات والسكريات والأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات والمستقلبات عبر غشاء البلازما.

      ما هي البروتينات الحاملة؟

      البروتينات الحاملة هي البروتينات المتكاملة التي تمتد إلى الطبقة الدهنية الثنائية لغشاء الخلية ، وتعمل كقنوات للمواد القابلة للذوبان في الماء مثل الجلوكوز والشوارد. عند نقل المواد المذابة ، ترتبط البروتينات الحاملة بالمذاب على جانب واحد من الغشاء ، وتخضع لتغييرات تكوين ، وتحررها على الجانب الآخر من الغشاء. يمكن لهذه البروتينات أن تتوسط في النقل النشط والسلبي. أثناء النقل السلبي ، تنتشر الجزيئات على طول تدرج التركيز دون استهلاك الطاقة. النقل النشط هو حركة الجسيمات المذابة مقابل تدرج التركيز ، وهي تحتاج إلى طاقة. تعمل البروتينات الحاملة مثل الإنزيمات. ترتبط فقط بجزيئات محددة ، ويكون نمط الارتباط مشابهًا لذلك الموجود بين الموقع النشط للإنزيم وركائزه. تتضمن أمثلة بعض البروتينات الحاملة Glucose Transporter 4 (GLUT-4) و Na + -K + ATPase و Ca 2+ ATPase وما إلى ذلك.

      ما هي بروتينات القناة؟

      بروتينات القناة انتقائية للأيونات ، وتحتوي على مسام يمر فيه الذائبة بمعدلات تدفق عالية عندما تكون القناة مفتوحة. تشمل الخصائص الرئيسية لبروتينات القناة انتقائية المذاب ، والمعدل السريع لتخلل المادة المذابة ، وآليات البوابة التي تنظم نفاذ المادة المذابة. تتضمن بعض بروتينات القناة المهمة مستقبلات ثنائي هيدروبيريدين ، وبروتين قناة Ca 2+ ، وبروتين قناة Na + بطيء ، وبروتينات قناة Na + السريعة ، ومستقبلات نيكوتين أسيتيل كولين (nACh) ، ومستقبل N-methyl-D-asparate إلخ.

      ما هو الفرق بين البروتينات الحاملة والقناة؟

      • يذوب ينتشر من خلال مسام بروتينات القناة ، في حين ترتبط البروتينات المهنية بالمذابات على جانب واحد من الغشاء وتطلقه على الجانب الآخر.

      • مقارنة ببروتينات القناة ، تتميز البروتينات الحاملة بمعدلات نقل بطيئة جدًا (بترتيب 1000 جزيء مذاب في الثانية).

      • على عكس البروتينات الحاملة ، تحتوي بروتينات القناة على مسام ، مما يسهل عملية نقل المادة المذابة.

      • على عكس بروتينات القناة ، فإن البروتينات الحاملة لها مطابقة متبادلة مرتبطة بالمادة المذابة.

      • بروتينات القناة هي بروتينات دهنية ، بينما البروتينات الحاملة هي بروتينات سكرية.

      • يمكن للبروتينات الحاملة أن تتوسط في النقل النشط والسلبي ، بينما تتوسط بروتينات القناة النقل السلبي فقط.

      • يتم تصنيع بروتينات القناة على الريبوسومات المرتبطة بالشبكة الإندوبلازمية ، بينما يتم تصنيع البروتينات الحاملة على الريبوسومات الحرة في السيتوبلازم.

      • يمكن للبروتينات الحاملة أن تنقل الجزيئات أو الأيونات ضد تدرج التركيز ، بينما لا تستطيع بروتينات القناة ذلك.

      • تتحرك البروتينات الحاملة عبر الغشاء ، بينما لا تتحرك بروتينات القناة أثناء نقل الجزيئات أو الأيونات.

      • تمر بروتينات القناة فقط الجزيئات القابلة للذوبان في الماء ، بينما تنقل البروتينات الحاملة كلاً من المواد القابلة للذوبان في الماء وغير القابلة للذوبان.


      شاهد الفيديو: Enzymes شرح بالعربي (كانون الثاني 2023).