Tiến bộ gần đây trong phân tích cấu trúc – chức năng của các chất vận chuyển ion kim loại phụ thuộc proton Nramp

Biochemistry and Cell Biology - Tập 84 Số 6 - Trang 960-978 - 2006
Pascal Courville1,2, Roman Chaloupka1,2, Mathieu Cellier1,2
1Charles University, Faculty of Mathematics and Physics, Institute of Physics, Ke Karlovu 5, 121 16 Prague 2, Czech Republic
2Institut National de la Recherche Scientifique, INRS-Institut Armand-Frappier, 531, Bd. des prairies, Laval, QC H7V 1B7, Canada.

Tóm tắt

Protein macrophage liên quan đến khả năng kháng tự nhiên (Nramp) đồng hình thành nên một họ các chất vận chuyển liên kết proton giúp hấp thụ các ion kim loại hai hóa trị (Me2+, bao gồm Mn2+, Fe2+, Co2+, và Cd2+). Họ Nramp, hay còn gọi là chất vận chuyển 11 (SLC11), được bảo tồn ở các sinh vật nhân thực và vi khuẩn. Con người và gặm nhấm biểu hiện 2 gen tương đồng liên quan đến các rối loạn sắt và bệnh miễn dịch. Protein NRAMP1 (SLC11A1) đặc biệt có ở các đại thực bào chuyên nghiệp và giúp loại bỏ Me2+ từ phagosome để bảo vệ khỏi vi sinh vật xâm nhập; các biến thể trong gen NRAMP1 có liên quan đến nhiều bệnh miễn dịch khác nhau. Một số isoform của NRAMP2 (SLC11A2, DMT1, DCT1) được biểu hiện ở hầu hết các bộ phận trong các endosome tái chế hoặc đặc biệt tại màng đỉnh của tế bào biểu mô trong ruột và thận, và có thể góp phần vào quá tải sắt, trong khi các đột biến làm suy giảm chức năng NRAMP2 gây ra một dạng thiếu máu vi hồng cầu bẩm sinh. Các nghiên cứu cấu trúc – chức năng, sử dụng các mô hình thí nghiệm khác nhau, và các phương pháp đột biến đã bắt đầu làm rõ tổ chức màng xuyên suốt tổng thể của Nramp, một số đoạn xuyên màng (TMS) có vai trò chức năng quan trọng, và một cơ chế bất thường liên kết giữa vận chuyển Me2+ và proton H+. Các phương pháp được sử dụng bao gồm bổ sung chức năng các chủng nấm men knockout, phân tích điện sinh lý ở trứng ếch Xenopus, và các thử nghiệm vận chuyển sử dụng tế bào động vật có vú và vi khuẩn cũng như các phép đo trực tiếp và gián tiếp về các đặc tính chất vận chuyển SLC11. Những nghiên cứu bổ sung này đã cho phép xác định TMS1 và TMS6 là các đoạn cấu trúc quan trọng cho sự đồng vận chuyển của Me2+ và H+, và sẽ giúp phát triển một hiểu biết sâu sắc hơn về cơ chế vận chuyển Nramp và đóng góp của nó vào điều hòa Me2+ trong sức khỏe và bệnh tật ở con người.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1084/jem.190.5.717

Agranoff D., 2005, Biochem. J., 385, 225, 10.1042/BJ20040836

10.1016/S1367-5931(02)00307-1

10.1016/S0168-6445(03)00055-X

Arai M., 2004, Nucleic Acids Res., 32, W390, 10.1093/nar/gkh380

10.1182/blood-2005-10-4269

10.1056/NEJM199803053381002

10.1074/jbc.M301365200

Bhattacharyya P., 1970, J. Bacteriol., 104, 1307, 10.1128/JB.104.3.1307-1311.1970

10.1016/S0165-2478(02)00231-6

Blackwell, J.M., Jiang, H.R., and White, J.K. 2004. Role of Nramp family in pro-inflammatory diseases. The Nramp family.Edited byM.F.M. Cellier and P. Gros. Kluwer Academic/Landes. New York, NY. pp. 53–64.

10.1128/IAI.70.8.4124-4131.2002

10.1128/IAI.70.11.6032-6042.2002

10.1128/IAI.72.3.1626-1636.2004

Canonne-Hergaux, F., and Gros, P. 2004. Tissue distribution and subcellular localization of Nramp proteins. The Nramp family.Edited byM.F.M. Cellier and P. Gros. Kluwer Academics/Landes. New York, NY. pp. 96–112.

Canonne-Hergaux F., 1999, Blood, 93, 4406, 10.1182/blood.V93.12.4406

10.1182/blood.V100.1.268

Cellier, M.F. 2001. Bacterial genes controlling manganese accumulation.InMicrobial transport systems.Edited byG. Winkelmann. Wiley-VCH. Weinheim. pp. 325–345.

10.1073/pnas.92.22.10089

10.1016/S0168-9525(01)02364-2

Cellier M., 2007, Microbes Infect.

10.1021/bi048014v

10.1074/jbc.274.49.35089

10.1073/pnas.1934572100

Cohen, A., Nelson, H., and Nelson, N. 2004. Metal-ion transporters: from yeast to human diseases. The Nramp family.Edited byM.F.M. Cellier and P. Gros. Kluwer Academic/Landes. New York, NY. pp. 135–145.

10.1128/MCB.25.15.6760-6771.2005

Courville P., 2004, J. Biol. Chem., 279, 3318, 10.1074/jbc.M309913200

10.1074/jbc.M105508200

10.1128/EC.4.7.1159-1165.2005

10.1093/protein/gzi032

10.1126/science.1109730

10.1126/science.1103185

10.1111/j.1574-6968.2002.tb11032.x

10.1534/genetics.167.1.107

10.1126/science.1085049

10.1146/annurev.physiol.64.081501.155838

Fleming M.D., 1997, Nat. Genet., 16, 383, 10.1038/ng0897-383

10.1073/pnas.95.3.1148

10.1038/nature03104

10.1242/jeb.02193

10.1016/S0966-842X(01)02098-4

10.1182/blood-2003-02-0425

Garrick M.D., 2006, Biochem. J., 398, 539, 10.1042/BJ20051987

Garrick M.D., 2006, Biol. Res., 39, 79, 10.4067/S0716-97602006000100009

10.1007/s000110050330

10.1128/JB.187.5.1604-1611.2005

10.1086/303012

10.1016/0888-7543(95)80053-O

10.1084/jem.185.4.717

10.1084/jem.189.5.831

10.1038/41343

10.1016/S0014-5793(01)03189-1

10.1172/JCI200524356

10.1007/s00232-004-0711-x

Hao Z., 1999, Appl. Environ. Microbiol., 65, 4746, 10.1128/AEM.65.11.4746-4752.1999

10.1016/S0092-8674(04)00343-5

10.1016/S0966-842X(02)02462-9

10.1073/pnas.192423399

10.1146/annurev.micro.57.030502.090938

10.1182/blood-2005-06-2477

10.1074/jbc.M511649200

10.1084/jem.192.9.1237

10.1073/pnas.0937287100

Jabado, N., Lam-Yuk-Tseung, S., Forbes, J., and Gros, P. 2004. Mouse natural resistance associated macrophage protein 1 (Nramp1): a key player in host innate immunity against infections. The Nramp family.Edited byM. Mathieu and P. Gros. Landes Bioscience/Kluwer Academic. New York, NY. pp. 1–15.

Jakubovics N.S., 2001, Microbiology, 147, 1709, 10.1099/00221287-147-7-1709

Karupiah G., 2000, Rev. Immunogenet., 2, 387

10.1016/S0168-6445(03)00052-4

10.1046/j.1365-2958.2000.01922.x

10.1128/JB.184.12.3151-3158.2002

10.1038/ng1766

10.1021/bi052307m

10.1182/blood-2002-07-2108

Lam-Yuk-Tseung S., 2005, Blood Cells Mol. Dis., 35, 212, 10.1016/j.bcmd.2005.05.008

10.1021/bi050911r

Lam-Yuk-Tseung S., 2006, Blood Cells Mol. Dis., 36, 347, 10.1016/j.bcmd.2006.01.011

10.1038/sj.emboj.7600864

10.1006/bcmd.1998.0186

10.1002/bip.20204

Li H.T., 2006, Int. J. Tuberc. Lung Dis., 10, 3

10.1074/jbc.272.18.11763

Luk, E., Jensen, L., and Culotta, V.C. 2004. The role of yeast Nramp metal transporter in manganese and iron homeostasis. The Nramp family.Edited byM.F.M. Cellier and P. Gros. Kluwer Academic/Landes. New York, NY. pp. 124–134.

10.1007/s00424-003-1141-9

10.1007/s00424-005-1494-3

10.1046/j.1365-2958.2000.01774.x

10.1073/pnas.0503368102

McDermid J.M., 2006, Clin. Sci. (London), 110, 503, 10.1042/CS20050273

Mena N.P., 2006, Biol. Res., 39, 191

Mims M.P., 2005, Blood, 105, 1337, 10.1182/blood-2004-07-2966

10.1038/nrm955

10.1074/jbc.M408398200

10.1016/S0041-008X(02)00078-9

Paidhungat M., 1998, Genetics, 148, 1787, 10.1093/genetics/148.4.1787

Paidhungat M., 1998, Genetics, 148, 1777, 10.1093/genetics/148.4.1777

10.1128/JB.183.16.4806-4813.2001

10.1111/j.1600-0854.2005.00356.x

10.1074/jbc.M005387200

10.1074/jbc.272.46.28933

10.1128/MCB.20.21.7893-7902.2000

10.1126/science.288.5471.1651

10.1046/j.1365-2958.2000.01811.x

10.1146/annurev.micro.54.1.881

10.1073/pnas.142287699

10.1007/s00239-003-2472-z

Roig E.A., 2002, J. Leukoc. Biol., 71, 890, 10.1189/jlb.71.5.890

10.1007/s10534-004-2481-4

Sacher A., 2001, J. Exp. Biol., 204, 1053, 10.1242/jeb.204.6.1053

Searle S., 1999, J. Med. Genet., 36, 295, 10.1136/jmg.36.4.295

10.1038/nature04512

Smyth D.J., 2006, J. Biol. Chem., 281, 2242, 10.1074/jbc.M511148200

10.1038/sj.gene.6364281

10.1038/sj.emboj.7600984

Su M.A., 1998, Blood, 92, 2157, 10.1182/blood.V92.6.2157

10.1111/j.1600-0854.2005.00330.x

10.1073/pnas.93.10.5105

10.1091/mbc.E02-03-0165

10.1074/jbc.275.2.1023

Thomine, S., and Schroeder, J.I. 2004. Plant metal transporters with homology to proteins of the Nramp family. The Nramp family.Edited byM.F.M. Cellier and P. Gros. Landes Bioscience/Kluwer Academic. Georgetown. pp. 114-124.

10.1074/jbc.M212374200

10.1182/blood-2004-02-0731

Trinder D., 2000, Int. J. Mol. Med., 6, 607

10.2174/0929867053764635

10.1016/0092-8674(93)90135-D

Vidal S.M., 1996, J. Immunol., 157, 3559, 10.4049/jimmunol.157.8.3559

10.1146/annurev.micro.58.030603.123811

Wardrop S.L., 2002, J. Leukoc. Biol., 71, 99, 10.1189/jlb.71.1.99

White J.K., 2005, J. Leukoc. Biol., 77, 311, 10.1189/jlb.0904546

10.1124/mol.63.3.653

Wyllie S., 2002, J. Leukoc. Biol., 72, 885, 10.1189/jlb.72.5.885

10.1371/journal.pbio.0020050

10.1002/bip.20478

10.1038/sj.emboj.7601064

10.1016/j.bcmd.2004.04.003

10.1128/IAI.72.9.5522-5525.2004

Zhou X., 2004, Physiol. Mol. Plant Pathol., 75, 235, 10.1016/j.pmpp.2005.02.007

10.1006/bcmd.2002.0587

Thông tin
Thông tin xuất bản

Biochemistry and Cell Biology

Tập 84 Số 6

960-978

Thông tin tác giả