Using Cys-Scanning Analysis Data in the Study of Membrane Transport Proteins

Frillingos, Stathis

doi:10.5772/45668

Cited by 4 publications

(6 citation statements)

References 61 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…SmLL9 and SmVC3 display substantially broader substrate profiles than their corresponding homologs from E. coli K-12, which uses separate transporters for xanthine or uric acid and adenine or guanine/hypoxanthine (Frillingos, 2013;Papakostas et al, 2013).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…SmLL9 and SmVC3 display substantially broader substrate profiles than their corresponding homologs from E. coli K‐12, which uses separate transporters for xanthine or uric acid and adenine or guanine/hypoxanthine (Frillingos, 2013; Papakostas et al , 2013). SmVC3, in particular, can use analogs that are not used by either the adenine or the guanine/hypoxanthine transporters of E. coli .…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Specificity profile of NAT/NCS2 purine transporters inSinorhizobium(Ensifer)meliloti

Botou

Yalelis

Lazou

et al. 2020

Molecular Microbiology

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Soil bacteria that can form nitrogen-fixing symbiotic nodules on legumes, collectively called rhizobacteria or rhizobia, have a global impact on the sustainable agriculture and the cycling of nitrogen in the biosphere. In the symbiotic nodules, rhizobia are differentiated to organelle-like bacteroids, which populate the infected plant cells and specialize in reducing the atmospheric nitrogen to ammonium. The efficiency of this process depends on many factors, a central one being the proper exchange of metabolites and ions between the two symbionts to allow integration of metabolism in the symbiotic nodule. This exchange is mediated by the membrane transporters of both rhizobial and plantal origin. A few well-known transporters are used in all types of symbiotic nitrogen fixation to transport dicarboxylic acids from the plant to rhizobium (to feed the TCA cycle) and reduced (fixed) nitrogen, mostly as ammonia, from the rhizobium to the plant. Apart from these unequivocally needed transporters, distinct groups of rhizobia and legume symbionts can use additional important metabolite transporters most of which remain unstudied to date (

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Specificity profile of NAT/NCS2 purine transporters inSinorhizobium(Ensifer)meliloti

Botou

Yalelis

Lazou

et al. 2020

Molecular Microbiology

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The single‐Cys mutants are characterized functionally with an aim to pinpoint positions of low significance for the mechanism (active and alkylation‐insensitive Cys mutants) and, at the same time, delineate residues of potentially major significance (inactive or alkylation‐sensitive Cys mutants) for more extensive studies with site‐directed mutagenesis on the wild‐type background. This scanning strategy is well established for membrane transport proteins and offers the additional advantage that diverse Cys modification reagents can be used to probe specific features of each Cys‐substituted position such as accessibility to solvent, relevance to substrate binding, sensitivity to the conformational changes of turnover, proximity to other sites or other properties (Frillingos et al ., ; Frillingos, ).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Analysis of conserved NCS2 motifs in the Escherichia coli xanthine permease XanQ

Karena

Tatsaki

Lambrinidis

et al. 2015

Molecular Microbiology

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

SummaryThe xanthine permease XanQ of Escherichia coli is a paradigm for transporters of the evolutionarily broad family nucleobase-cation symporter-2 (NCS2) that transport key metabolites or anti-metabolite analogs. Most functionally known members are xanthine/uric acid transporters related to XanQ and belong to a distinct phylogenetic cluster of the family. Here, we present a comprehensive mutagenesis of XanQ based on the identification and Cys-scanning analysis of conserved sequence motifs in this cluster. Results are interpreted in relation to homology modeling on the structurally known template of UraA and previous data on critical binding-site residues in transmembrane segments (TMs) 3, 8 and 10. The current analysis, of motifs distant to the binding site, revealed a set of functionally important residues in TMs 2, 5, 12 and 13, including seven irreplaceable ones, of which six are Gly residues in the gate domain (159, 369, 370, 383, 409) and in TM2 (Gly-71), and one is polar (Gln-75). Gln-75 (TM2) is probably crucial in a network of hydrogen-bonding interactions in the middle of the core domain involving another essential residue, Asp-304 (TM9). Although the two residues are irreplaceable individually, combinatorial replacement of Gln-75 with Asn and of Asp-304 with Glu rescues significant transport activity.

show abstract

“…Πριν από μερικά χρόνια, οι Yamamoto et al, (2010) (Chen and Rudnick, 2000;Sorgen et al, 2002;Tamura et al, 2003;Zomot et al, 2002;Kaback et al, 2007). Ένα επιπλέον πλεονέκτημα της μεθόδου αυτής είναι η ποικιλία των διαθέσιμων ειδικών για κυστεΐνες αλκυλιωτικών αντιδραστηρίων τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την σήμανση των κυστεϊνών για να μελετηθούν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά τους όπως η προσβασιμότητα, η σχετική τους θέση στο κέντρο δέσμευσης, η ευαισθησία τους στις διαμορφωτικές αλλαγές και η εγγύτητά τους με άλλες θέσεις (Frillingos, 2013).…”

Section: μεταφορείς της οικογένειας Nat/ncs2 από θηλαστικάunclassified

“…Το λειτουργικό προφίλ του SmLL9 (βλ. Εικόνα 3.2.3) δείχνει ότι διαφέρει τόσο από τον UacT (μεταφορέα μόνο ουρικού οξέος, σχετικά χαμηλής συγγένειας) όσο και από τον XanQ (μεταφορέα μόνο ξανθίνης, που δεν αναγνωρίζει ουρικό οξύ ή άλλα ανάλογα τροποποιημένα στις θέσεις 7 και/ή 8 της ιμιδαζολικής πλευράς του δακτυλίου) που υπάρχουν στην E.coli (Frillingos, 2013;Karatza and Frillingos, 2005). Πρόσφατα χαρακτηρίστηκε λειτουργικά και ένας άλλος βακτηριακός μεταφορέας αυτής της ομάδας από το σύμπλεγμα Acinetobacter calcoaceticus/ baumanii (AcS4X6, Εικόνα 4.1) ο οποίος είναι και αυτός διπλής εξειδίκευσης, για ουρικό οξύ και ξανθίνη, αλλά έχει πιο περιορισμένη εξειδίκευση από τον SmLL9 γιατί δεν αναγνωρίζει σε σημαντικό βαθμό ανάλογα ξανθίνη τροποποιημένα στην πυριμιδινική πλευρά του δακτυλίου καθώς και την 7-μεθυλοξανθίνη (Λάζου και Φριλίγγος, αδημοσίευτα αποτελέσματα).…”

Section: ο Smll9 (Cog2233) είναι μεταφορέας ξανθίνης και ουρικού οξέος με ευρεία εξειδίκευση που διαφέρει από τους ομόλογους μεταφορείς τunclassified

Σχέσεις Δομής - Λειτουργίας Και Εξέλιξης Στους Μεταφορείς Πουρινών Της Οικογένειας NAT/NCS2

Botou¹,

Μπότου²

View full text Add to dashboard Cite

Στην παρούσα Διατριβή μελετήθηκαν οι σχέσεις δομής-λειτουργίας και εξέλιξης στους μεταφορείς πουρινών της οικογένειας NAT/NCS2 και ειδικότερα στόχοι της εργασίας αυτής ήταν α) ο λειτουργικός χαρακτηρισμός νέων ομολόγων της οικογένειας από την Escherichia coli K-12 και το Sinorhizobium meliloti 1021 και β) η μελέτη με στοχευμένη μεταλλαξιγένεση σε ζεύγη κοντινών ομολόγων με διακριτές εξειδικεύσεις του ρόλου των καταλοίπων στο προβλεπόμενο κέντρο δέσμευσης και η εύρεση καθοριστών εξειδίκευσης στην περιοχή αυτή. Τα ομόλογα NAT/NCS2 που μελετήθηκαν είναι τα RutG (COG2233) και PurP, YicO, YjcD και YgfQ (COG2252) από την Escherichia coli και SmLL9, SmLL8, SmX28 (COG2233), SmVC3 και SmYE1 (COG2252) από το αζωτοδεσμευτικό ριζοβακτήριο Sinorhizobium meliloti. Ιδιαίτερα για το S.meliloti παρουσιάζονται δεδομένα που συνεισφέρουν στην κατανόηση του πιθανού φυσιολογικού ρόλου ενός από τα ομόλογα που μελετήθηκαν (SmLL9) στην συμβιωτική αζωτοδέσμευση. Για τον μεταφορέα ξανθίνης και ουρικού οξέος SmLL9 βρέθηκε ότι είναι υπεύθυνος για την πρόσληψη της ξανθίνης σε εργαστηριακές καλλιέργειες κυττάρων του S.meliloti που αυξάνονται με ξανθίνη ως πηγή αζώτου, μια παρατήρηση που υποδεικνύει ότι μπορεί να έχει ανάλογο σημαντικό ρόλο και στα συμβιωτικά φυμάτια που σχηματίζει ο S.meliloti στις ρίζες των ψυχανθών. Η μελέτη με στοχευμένη μεταλλαξιγένεση έδειξε ότι υπάρχουν θέσεις πολύ σημαντικές για την λειτουργία όλων των μεταφορέων της οικογένειας ανεξάρτητα από την εξειδίκευσή τους και συγκεκριμένα οι θέσεις E241 (TM8) και E290 (TM10) (αρίθμηση σύμφωνα με τον UraA) που συμμετέχουν άμεσα στην πρόσδεση του υποστρώματος (ουρακίλης) με δεσμούς υδρογόνου, είναι αναντικατάστατα σε όλη την οικογένεια NAT/NCS2. Πολύ σημαντικό ρόλο έχει η Asp/His-245 (TM8) για την οποία στους μεταφορείς ξανθίνης ή ξανθίνης/ουρικού όπου συντηρείται ως Asp (D276 στον XanQ, απαραίτητη η καρβοξυλομάδα για υψηλή ενεργότητα) παρουσιάσθηκαν ενδείξεις (από την ανάλυση της εξάρτησης της ενεργότητας από το pH) ότι ίσως επηρεάζει την πρωτονίωση-αποπρωτονίωση της καρβοξυλομάδας Ε241 (ΤΜ8) (Ε272 στον XanQ) επιδρώντας έμμεσα στη δέσμευση και/ή συμμεταφορά του πρωτονίου με το υπόστρωμα. Στο προβλεπόμενο κέντρο δέσμευσης βρέθηκαν θέσεις που καθορίζουν την εξειδίκευση των μεταφορέων συγκεκριμένων κλάδων και εξειδικεύσεων της οικογένειας. Στους μεταφορείς ξανθίνης ή/και ουρικού οξέος (COG2233) σημαντικό ρόλο στην εξειδίκευση έχει η θέση Ser/Thr/Asn-93 του TM3, η οποία συμμετέχει σε ένα δίκτυο δεσμών υδρογόνου που περιλαμβάνει και τη θέση E262/272 (TM8) που αλληλεπιδρά άμεσα με το υπόστρωμα στην ιμιδαζολική πλευρά και αλλαγές στη θέση του ΤΜ3 επηρεάζουν καταλυτικά αυτήν την αλληλεπίδραση. Στους μεταφορείς πυριμιδινων καθοριστική για την ευρύτερη εξειδίκευση του RutG μπορεί να είναι η Phe-73/Ala-88. Πιθανώς η φαινυλαλανίνη στη θέση F73 εμποδίζει την κατάλληλη διευθέτηση της θυμίνης στο κέντρο δέσμευσης λόγω στερεοχημικής παρεμπόδισης με την μεθυλομάδα στη θέση C5 του πυριμιδινικού δακτυλίου. Από την μεταλλαξιγένεση του rSNBT1, τα αποτελέσματα υπέδειξαν ότι καθοριστική για τη διάκριση ή μη μεταξύ πυριμιδινών και πουρινών στο κέντρο δέσμευσης μπορεί να είναι η θέση E397 (TM10) ενώ στην ομάδα COG2252 καθοριστές εξειδίκευσης στην περιοχή του προβλεπόμενου κέντρου δέσμευσης δεν βρέθηκαν. Από τα αποτελέσματά μας προκύπτουν σημαντικά στοιχεία για την πληρέστερη κατανόηση των σχέσεων δομής-λειτουργίας στην οικογένεια NAT/NCS2 και για την ερμηνεία των διαφορών εξειδίκευσης. Επίσης, η εργασία για τους μεταφορείς πουρινών του S.meliloti αποτελεί μια αρχική πειραματική βάση για να αναλυθεί περαιτέρω ο φυσιολογικός τους ρόλος στις συμβιωτικές σχέσεις βακτηρίων-φυτών.

show abstract

Using Cys-Scanning Analysis Data in the Study of Membrane Transport Proteins

Cited by 4 publications

References 61 publications

Specificity profile of NAT/NCS2 purine transporters inSinorhizobium(Ensifer)meliloti

Specificity profile of NAT/NCS2 purine transporters inSinorhizobium(Ensifer)meliloti

Analysis of conserved NCS2 motifs in the Escherichia coli xanthine permease XanQ

Σχέσεις Δομής - Λειτουργίας Και Εξέλιξης Στους Μεταφορείς Πουρινών Της Οικογένειας NAT/NCS2

Contact Info

Product

Resources

About