多药外排转运体，acrb -泵送机制外文翻译资料
2023-06-26 10:06
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耐药结瘤细胞分裂(RND)转运体是导致细菌多药耐药的主要原因之一。它们通过质子动力将大量的抗生素泵出细胞。AcrB是大肠杆菌中主要的RND转运体。近年来，AcrB的晶体结构由不同的空间群决定。所有这些结构都与不对称三聚体相一致。每个单体具有不同的构象，分别对应于输运周期的三种功能态之一。转运疏水药物结合在三个单体之一的周质域。具有交替进入机制的转运途径位于突出到周质空间的亲水区域，而其他转运体家族如ATP结合盒(ABC)和主要促进剂超家族(MFS)转运体的这一机制位于膜嵌入区域。对于RND，质子化也可能不对称地发生在跨膜(TM)区域中功能重要的带电残基上。这些结构表明，药物是通过三步功能旋转来运输的，其中底物经历了有序的结合变化。
地址
1东京理工学院生命科学系，长门，日本横滨226-8503
2大阪大学科学与工业研究所细胞膜生物学系，日本茨崎三冈8-1，大阪567-0047
3通讯作者：村上春树，聪(murakami@bio.titech.ac.jp)
《结构生物学的当前观点》，2008年，18：459-465
这篇评论来自于一个有主题的问题
薄膜
由冈纳尔冯海涅和道格拉斯里斯编辑
2008年8月9日在线发售
0959-440X/$-参见正面问题
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介绍
细菌性多药耐药性的出现是传染病治疗中一个日益严重的问题。细菌多药耐药的一个重要原因是多药外排转运体的表达，它将药物输出出细胞[1].AcrB及其同源物是革兰氏阴性菌中主要的多药外排转运体，当它们过度亲时具有内在的耐受性和多药耐药性
引起的2–5].AcrB与外膜通道TolC和膜融合蛋白AcrA合作[6–9].这三方复合物输出各种抗生素、抗菌剂、抗癌化疗药物和有毒化合物，包括阴离子、阳离子、两性离子和中性化合物直接从细胞中出来，由质子动力驱动(图1) [10,11].虽然AcrA-AcrB-TolC整个配合物的晶体结构一直很不成功，但已经对各组分进行了结构分析[12–14].在这个复合物中，内膜成分，AcrB决定了底物的特异性，并主动输出底物[15].为了了解多药转运体对多药识别和主动转运的分子机制，我们对AcrB进行了x射线晶体学分析。
在2002年，AcrB的第一个晶体结构被解决
我们的团队16].同样非常值得注意的是，AcrB是
第一个结构为的二级活性转运体
以高分辨率解决[17].三个AcrB原聚体是
组织成一个同源三聚体[18].在这里使用的晶体
研究属于三角形R32空间群，具有晶体-
沿着中心的三轴旋转轴
三聚体所以，每个原聚体都有相同的结构，因为
晶体学对称在2006年，我们解决了新的晶体
有和没有底物的AcrB的结构
属于单斜c2空间群，具有较低的空间群
晶体的对称性比以前的晶体更强[19].
以c2形式求解的整体结构基本为
与我们之前的三角crys-结构一致
tal.然而，在新的晶体形式中，AcrB和AcrB-
药物复合物由三种不对称的原聚物组成，
每一个都有不同的构象
到运输周期的三种功能状态之一：
进入、绑定和挤压（松散，紧密和开放
底物存在于hellip;hellip;的芳香族结合袋中
只有三个原聚体中的一个。在这个口袋里，有
许多芳香族氨基酸残基的结合氢-
光光底物通过芳香-芳香相互作用
[ 19].口袋里不同的侧链形式不同
识别不同底物的结合位点。机械的
激发，多位点结合，为多底物
在可溶性多药物结合中也发现了识别
转录因子22].一个芳香族残基的突变
在口袋里可以改变底物的特异性
传递蛋白23].
AcrB的不对称结构
其他研究小组解决了不同空间组中的不对称AcrB结构。Pos和同事
460膜
图1
提出了AcrA-AcrB-TolC复合物的模型。AcrA的结构14和TolC[12]，根据AcrB-tolc[9和AcrA-TolC[50].
在3处以P1的形式求解。0 A˚分辨率和C2形式[20].Grtter和他的同事们在P2中解决了这个问题12121表单在2。5 A˚决心24].这是为AcrB结构报告的最高分辨率。他们通过设计的锚蛋白重复蛋白(DARPin)分子结合剂成功地提高了晶体质量。这是第一个利用DARPin方法成功构建整合膜蛋白的结构。在这两种晶体形式和我们的c2形式中，AcrB三聚体的结构是不对称的。令人惊讶的是，AcrB三聚体的这三种结构在主链示踪中基本一致，尽管它们有不同的晶体包装。这三个研究小组都得出结论，不对称结构对该转运体的药物出口很重要。
基于在AcrB的原聚体中观察到的三种不同的构象，我们提出了AcrB的转运
药物通过三步功能旋转机制，药物在结合过程中发生有序变化(图2).在进入状态下，前庭对膜的周质和膜的外小叶开放，但结合袋仍然缩小。在这种状态下，潜在的基质可以进入前庭。在结合状态下，前庭保持开放，结合袋被扩大以容纳基质。因此，药物进入细胞膜上方的前庭，通过摄取通道，结合到扩大的底物结合袋中的不同位置。在这一阶段，从结合袋的出口被从“挤压”前聚体倾斜的中心螺旋（以前称为“孔”螺旋）所阻塞[25].然后，在挤压状态下，前厅被关闭，出口被打开，因为中心螺旋倾斜离开。由于结合袋的收缩，结合的药物被推到漏斗的顶部。在基材挤压后，原聚物返回到进入状态，以便下一个基材合并。这些结构变化与质子跨膜的易位相结合。跨膜结构域中带电基团(D407、D408和K940)的质子化和去质子化会影响底物的可及性或影响底物的结合或挤压。构象循环和功能
AcrB的旋转与F中的旋转催化作用相似1Fo-atp酶26].
在中的前聚体和/或亚结构域的二硫键交联
周质结构域的可移动区域
说明了灵活性的功能重要性
这些区域在基质的出口中出现了变化[27,28].
通过还原二硫醚来去除交联
化学键导致了底物输出的重新激活
活动此外，结构上的变化也发生在了
周质结构域被传递到细胞膜上
融合蛋白，AcrA和外膜通道，TolC
[29].当引入AcrB时，它的可访问性
半胱氨酸残基到硫醇反应底物也是
受其他基质存在的影响。这些
结果表明，构象的变化是重要的
在由该转运体输出底物的过程中，[30].这些
结果表明，阿拉伯的不对称三聚体
有序的构象变化是生理上的
相关形式和结构波动是重要的
蚂蚁的功能旋转机制在这个反式-
看门人
在许多情况下，同源低聚的蛋白质复合物从对称状态转变为不对称状态，以促进单体的催化。变构和协同作用是控制蛋白质功能的常见例子和聪明的策略[31,32].这些构象之间的结构波动通常很小，它们之间的能量差也小到足以受到晶体填充力的限制。
AcrB介导的功能旋转有序多药物结合变化机制示意图。（上）从细胞的远端开始的俯视图。（下）从平行于膜平面的侧面看的视图。
然后就会出现一个问题。什么是sym
AcrB三聚体的度量结构？这只是一个人工制品吗
水晶包装？均方根偏差(RMSD)
不对称的原聚体之间的Ca坐标
结构以及对称结构的原聚体
已计算出20,24].结构偏差为-
三聚体中的前聚体远远超过
2 A˚.相反，RMSD之间的访问状态
在不对称三聚体中，其结构在
对称三聚体均小于1A˚[20].换句话说
用三角晶体求解了其对称结构
进入所有三个原聚物的访问状态。访问状态
有一个基质打开的构象
前厅就在外层小叶的上方开放，也就是说，
壁膜间隙这个对称的结构可能是的吗
有三个开放前庭的生理休息状态
对于基底，与真空吸尘器机械装置相一致
anism [33,34]?
起源体的不对称结构变化
用于旋转催化的蛋白质
其功能旋转机制与F1Fo-atp酶26].AcrB和F的亚基组成有很大的相似性1-ATPase。AcrB单体的结构在N端和C端半之间具有伪双对称结构，可能是通过基因复制进化而来的。AcrB的三聚体具有伪六重对称性。F的核心成分1-atp酶是由一个3b3组成的。由于a亚基和b亚基相似，a3b3配合物也具有伪六重对称性。然而，AcrB三聚体与F1-ATPase。在F1-atp酶，在a3b3单元的中心有一个不对称的g亚基，但在AcrB中没有等效的亚基[35].长期以来，人们一直认为这种轻微弯曲和倾斜的g亚基对不对称结构起着重要的作用
462膜
特征和这个特征与物理特征直接相关
F的旋转1-atp酶36].最近，轴的旋转
小于F1-atp酶由木下组测定
日本37].在这个测量中，g的一个主要部分
亚基，它突出在F的a3b3亚基内1-
atp酶被截断。然而，由此产生的工程
蛋白质仍然可以向正确的方向旋转，这意味着
扭矩的产生。因此，不需要g子基
对于旋转催化作用，它也不需要
a3b3亚基的不对称性。相反，不对称
在3b3亚基中可能通过ATP的结合来决定
到a3b3复合体中的一个b亚基。在类似的
时尚，底物与AcrB原聚物之一结合
可以确定AcrB三聚体的不对称性。
结合的底物会迫使原聚物进行结合
状态和构象变化
口袋将施加访问和挤压状态
邻近的前分子。为了探测是否
AcrB三聚体的对称结构将是
生理静息状态，对称结构
AcrB三聚体的无底物状态应该用-来解决
三重晶体对称，如在单-
临床C2形式。尽管如此，一些结构已经被证实
在不添加药物或毒性的条件下解决
在该化合物下，AcrB难以结晶
在无底物的条件下，因为洗涤剂是
被认为是AcrB的
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