Kemi

ABC transportsystem


Konstruktion av ABC-transportören

ABC-transportsystem består av fyra moduler: två integrerade membranproteiner eller domäner (MSP eller membranomspännande domäner) och två cytoplasmatiska ATP-bindande proteiner eller proteindomäner som gav dessa transportsystem sitt namn. Den ATP-bindande domänen kallas ibland även NBD (nukleotidbindande domän) ringde.

Både de två integrerade membranproteinerna och de ATP-bindande cytoplasmatiska proteinerna kan existera som homodimerer eller som heterodimerer. I många transportsystem är alla fyra domänerna också till en polypeptid på cirka 140 000 där sammanslagna. Som en allmän regel tenderar upptagningssystem att ha individuella polypeptider, medan dessa i effluxsystem vanligtvis är sammansmälta.

Upptagssystem för gramnegativa bakterier

Hos gramnegativa bakterier diffunderar lågmolekylära substratmolekyler som socker, aminosyror eller salter genom porinerna in i cellernas periplasma. I periplasman är dessa substratmolekyler bundna av specifika substratbindande proteiner (SBP), som ändrar sin konformation genom interaktion med substratet (därav kallas ABC-transportörerna också bindande proteinberoende transportsystem). Först nu kan det substratbindande proteinet interagera med membrankanalen som består av två membranproteiner och två ATP-bindande proteiner i cytoplasman. Substratet transporteras genom membrankanalen under ATP-hydrolys medan det periplasmatiska bindningsproteinet återgår till sin ursprungliga konformation och lämnar membranet.Vid det ATP-bindande proteinet byts ADP ut mot ATP och transportcykeln avslutas därmed.

Bild till vänster: den typiska strukturen för det periplasmatiska bindande proteinet (brunt), två membranproteiner (orange) och två ATP-bindande proteiner (grönt) Membranprotein och ATP-bindande protein kan vara homodimerer som vid glutaminupptag (A), båda membranproteiner kan bilda en heterodimer som i maltosupptaget (B) eller membranprotein och ATP-bindande protein är heterodimerer som i oligopeptidupptaget (C).

Bild till höger: I järnhydroxyamattransporten av gramnegativa bakterier (D) innehåller membranproteinet två transmembrandomäner (denna ABC-transportör kräver också transmembranproteinerna TonB, ExbD och ExbD, som visas i blått). ATP-bindande proteiner kan också bli ett protein fuserat till två ATP-bindande domäner som vid ribostransport (E).

Upptagssystem för grampositiva bakterier

Till skillnad från Gram-negativa bakterier är det bindande proteinet hos Gram-positiva bakterier antingen ett lipoprotein som är bundet till den utåtvända sidan av det cytoplasmatiska membranet eller ett ytassocierat protein som binder till membranytan via elektrostatisk interaktion. På motsvarande sätt kallas ABC-transportörerna av gramnegativa bakterier också som bindande lipoproteinberoende transportsystem.