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Alternating-access mechanism in conformationally asymmetric trimers of the betaine transporter BetP

机译:甜菜碱转运蛋白BetP的构象不对称三聚体中的交替进入机制

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摘要

Betaine and Na~+ symport has been extensively studied in the osmotically regulated transporter BetP from Corynebacterium glutamicum, a member of the betaine/choline/carnitine transporter family, which shares the conserved LeuT-like fold of two inverted structural repeats. BetP adjusts its transport activity by sensing the cytoplasmic K~+ concentration as a measure for hyperosmotic stress via the osmosensing carboxy-terminal domain. BetP needs to be in a trimeric state for communication between individual protomers through several intratrimeric interaction sites. Recently, crystal structures of inward-facing BetP trimers have contributed to our understanding of activity regulation on a molecular level. Here we report new crystal structures, which reveal two conformationally asymmetric BetP trimers, capturing among them three distinct transport states. We observe a total of four new conformations at once: an outward-open apo and an outward-occluded apo state, and two closed transition states-one in complex with betaine and one substrate-free. On the basis of these new structures, we identified local and global conformational changes in BetP that underlie the molecular transport mechanism, which partially resemble structural changes observed in other sodium-coupled LeuT-like fold transporters, but show differences we attribute to the osmolytic nature of betaine, the exclusive substrate specificity and the regulatory properties of BetP.%渗透调控的共转运体BetP(甜菜碱/胆碱/肉毒碱转运体家族的一个成员)响应于细胞质中钾浓度的变化来共转运甜菜碱和钠。这篇论文报告了这种膜蛋白在四个新构形中的X-射线晶体结构:一个向外开放的apo构形、一个向外闭塞的apo构形和两个封闭状态-一个是与甜菜碱形成复合物的状态;另一个是没有任何基质的状态。根据这些新的结构,本文作者识别出了BetP在转运周期中发生的关键构形变化。
机译:甜菜碱和Na +的共迁移已在来自谷氨酸棒杆菌的渗透调节的转运蛋白BetP中进行了广泛研究,该甜菜碱/胆碱/肉碱转运蛋白家族的成员共享两个反向结构重复的保守LeuT样折叠。 BetP通过感知细胞质的K〜+浓度来调节其转运活性,以此作为通过渗透性羧基末端结构域的高渗应激的量度。 BetP必须处于三聚体状态,才能通过多个三聚体内相互作用位点在各个个体前体之间进行通信。最近,向内的BetP三聚体的晶体结构有助于我们了解分子水平上的活性调节。在这里,我们报告了新的晶体结构,揭示了两个构象不对称的BetP三聚体,其中捕获了三个不同的传输态。我们一次观察到总共四个新的构象:一个向外开放的载脂蛋白和一个向外闭塞的载脂蛋白状态,以及两个闭合的过渡态,一个与甜菜碱复合而一个没有底物。在这些新结构的基础上,我们确定了BetP的局部和全局构象变化,该变化是分子转运机制的基础,部分类似于在其他钠偶联的LeuT样折叠转运蛋白中观察到的结构变化,但显示出我们归因于渗透性的差异甜菜碱的含量,BetP的独家底物特异性和调节特性。%渗透转变的共转移体BetP(甜菜碱/胆碱/肉毒碱转移体家族的一个成员)响应于细胞质中钾浓度的变化来共转移甜菜碱和钠。这篇论文报告了这种膜蛋白在四个新构形中的X射线晶体结构:一个扩展开放的apo构形,一个较长闭合塞的apo构形和两个封闭状态-一个是与甜菜碱形成复合物的状态;另一个是没有任何任何的状态。根据这些新的结构,此处作者识别出了BetP在转运周期中发生的关键构形变化。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2012年第7418期|p.126-130A5|共6页
  • 作者单位

    Max-Planck Institute of Biophysics, Department of Structural Biology, D-60438 Frankfurt am Main, Germany;

    Max-Planck Institute of Biophysics, Department of Structural Biology, D-60438 Frankfurt am Main, Germany;

    Max-Planck Institute of Biophysics, Department of Structural Biology, D-60438 Frankfurt am Main, Germany;

    Max-Planck Institute of Biophysics, Department of Structural Biology, D-60438 Frankfurt am Main, Germany,Institute of Biophysics and Biophysical Chemistry, University of Regensburg, D-93053 Regensburg, Germany;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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  • 正文语种 eng
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