ABCトランスポーターの構造

ABC（ATP結合カセット）トランスポーターは、脂質二重層全体で溶質（アロクタ人）を移行する主要な活性膜タンパク質です。プロトタイプのABCトランスポーターは、2つの細胞質NBD（ヌクレオチド結合ドメイン）と2つのTMD（膜貫通ドメイン）の4つのドメインで構成されています。主要なシーケンスがスーパーファミリー全体で高度に保存されているNBDは、輸送サイクルに電力を供給するためにATPを結合および加水分解します。主要な配列とタンパク質の折りたたみが非常に異なる可能性があるTMDは、膜を横切る転座経路を形成し、一般的には（常にではない）アリクライトの特異性を決定します。ABCタンパク質の構造決定は、最初に輸送体複合体から分離した親水性細菌NBDの発現と結晶化の相対的な容易さを利用し、これらのドメインの構造的な折り目に関する詳細な情報、結合と加水分解に関与するアミノ酸に関する詳細な情報を明らかにしました。ヌクレオチド、およびNBD-NBDダイマー界面の頭と尾の配置。より最近では、いくつかの無傷のトランスポーターが結晶化され、これまでのところ、3つのタイプが特徴付けられています：I型およびII ABC輸入業者、およびABC輸出業者。3つすべてが原核生物に存在しますが、真核生物にはABC輸出業者のみが存在するように見えます。それらの構造的決定は、NBDとTMDS（すなわちATPおよびアロクライト結合部位の間）の間のエネルギーと信号の伝達のメカニズムに関する洞察を提供し、一部の人にとっては、TMDS内のアロクライト結合部位の性質。この章では、主にABC輸出業者に焦点を当て、アロクライト流出のために提案された論争のあるベローズのようなメカニズムのための構造的、生化学的、生物物理学的証拠について説明します。

ABC (ATP-binding cassette) transporters are primary active membrane proteins that translocate solutes (allocrites) across lipid bilayers. The prototypical ABC transporter consists of four domains: two cytoplasmic NBDs (nucleotide-binding domains) and two TMDs (transmembrane domains). The NBDs, whose primary sequence is highly conserved throughout the superfamily, bind and hydrolyse ATP to power the transport cycle. The TMDs, whose primary sequence and protein fold can be quite disparate, form the translocation pathway across the membrane and generally (but not always) determine allocrite specificity. Structure determination of ABC proteins initially took advantage of the relative ease of expression and crystallization of the hydrophilic bacterial NBDs in isolation from the transporter complex, and revealed detailed information on the structural fold of these domains, the amino acids involved in the binding and hydrolysis of nucleotide, and the head-to-tail arrangement of the NBD-NBD dimer interface. More recently, several intact transporters have been crystallized and three types have, so far, been characterized: type I and II ABC importers, and ABC exporters. All three are present in prokaryotes, but only the ABC exporters appear to be present in eukaryotes. Their structural determination has provided insight into the mechanisms of energy and signal transduction between the NBDs and TMDs (i.e. between the ATP- and allocrite-binding sites) and, for some, the nature of the allocrite-binding site(s) within the TMDs. In this chapter, we focus primarily on the ABC exporters and describe the structural, biochemical and biophysical evidence for and against the controversial bellows-like mechanism proposed for allocrite efflux.