マルトーストランスポーターの炭素カタボライト抑制は,X線結晶学によって明らかになりました
Shanshuang Chen1, Michael L Oldham, Amy L Davidson
1Department of Biological Sciences, Purdue University, West Lafayette, Indiana 47907, USA.
Nature
|June 18, 2013
まとめ
バクテリアは,炭素カタボリート抑制によって栄養素の吸収を調節する. この研究では,グルコース・フォスフォトランスフェラーゼ系からの酵素IIA (EIIA(Glc)) が,E. coliのマルトーストランスポーターを阻害する方法を明らかにしました.
科学分野:
- 微生物学 微生物学とは
- 構造生物学 構造生物学とは
- バイオケミストリー バイオケミストリー
背景:
- バクテリアは,効率的なエネルギー使用のために,グルコースのような好ましい炭素源を優先します.
- 炭素カタボリート抑制は,酵素IIA (EIIA(Glc) によって媒介され,二次炭素源の吸収を制御します.
- トランスポーターのEIIA (Glc) 阻害の分子メカニズムは,構造データがないため,不明のままでした.
研究 の 目的:
- 炭素カタボリト抑制の分子メカニズムを解明する.
- ターゲットトランスポーターとの複合体でEIIA (Glc) の構造を決定する.
- EIIA (((Glc) が二次炭素源の吸収をアロステリックに抑制する仕組みを理解する.
主な方法:
- マルトーストランスポーター (ABCトランスポーター) と複合したEscherichia coli EIIA ((Glc)) のX線結晶学.
- EIIA (((Glc)) ミュータントの阻害性濃度を決定するための生化学的測定法.
主要な成果:
- 3.9 Åの結晶構造は,マルトーストランスポーターのATPASEサブユニットに結合した2つのEIIA(Glc) 分子を明らかにします.
- この結合は内向きの形状を安定させ,ATPの水解と輸送を防ぐ.
- EIIA (Glc) のN端領域は,膜の固定と効果的な抑制に不可欠であるようです.
結論:
- EIIA ((Glc) は,不活性な形状を安定させることで,マルトーストランスポーターをアロステリックに抑制する.
- EIIAのN末端領域 ((Glc) は,タンパク質を膜に濃縮することによって,おそらく抑制を強化します.
- この構造的および生化学的研究は,E. coliにおける炭素カタボリート抑制のためのメカニズムモデルを提供します.
関連する概念動画
Inducible Operons: lac Operon
The lac operon in Escherichia coli is a model for understanding inducible gene regulation and metabolic flexibility. It integrates local control by lactose and global regulation through catabolite repression, enabling E. coli to preferentially metabolize glucose when available and switch to lactose utilization when glucose is scarce.Structure and Function of the lac OperonThe lac operon contains three structural genes: lacZ (β-galactosidase), lacY (lactose permease), and lacA (thiogalactoside...
The Significance of Membrane Transport
The transport of solutes across the cell membrane is essential for metabolic processes, like maintaining cell size and volume, generating the action potential, exchanging nutrients and gases, etc. Membrane transport can be either passive or active. It can be simple diffusion, facilitated, or mediated transport aided by transport proteins such as transporters and channels.
Transporters facilitate either an active or passive movement of solutes. They can allow a single-molecule transport down its...
Transporters facilitate either an active or passive movement of solutes. They can allow a single-molecule transport down its...
Allosteric Proteins-ATCase
Binding sites linkages can regulate a protein's function. For example, enzyme activity is often regulated through a feedback mechanism where the end product of the biochemical process serves as an inhibitor.
Aspartate transcarbamoylase (ATCase) is a cytosolic enzyme that catalyzes the condensation of L-aspartate and carbamoyl phosphate to N-carbamoyl-L-aspartate. This reaction is the first step in pyrimidine biosynthesis. UTP and CTP, the end products of the pyrimidine synthesis pathway,...
Aspartate transcarbamoylase (ATCase) is a cytosolic enzyme that catalyzes the condensation of L-aspartate and carbamoyl phosphate to N-carbamoyl-L-aspartate. This reaction is the first step in pyrimidine biosynthesis. UTP and CTP, the end products of the pyrimidine synthesis pathway,...
Amino Acid Catabolism
Microorganisms rely on proteins as an essential carbon and energy source, particularly in environments with limited polysaccharides or lipids. However, proteins are too large to cross the plasma membrane unaided, necessitating enzymatic degradation. Microbes secrete extracellular proteases and peptidases that hydrolyze proteins into peptides, which can then be transported across the membrane. Once inside the cell, intracellular proteases degrade these peptides into free amino acids, which...


