Zeitaufgelöste Mn²⁺−NO‐ und NO−NO‐Abstandsmessungen zeigen regulierende Funktion der katalytischen Asymmetrie auf den alternierenden Zugang in einem ABC‐Transporter**

Abstract

ATP‐binding cassette Transporter (ABC‐Transporter) transportieren unterschiedlichste Substrate über biologische Membranen. Der Transport erfolgt durch den Übergang zwischen einer nach innen gerichteten (IF) und einer nach außen gerichteten (OF) Konformation der Transmembrandomänen (TMD). Katalytisch asymmetrische Nukleotidbindestellen (NBS) sind in fast allen ABC‐Proteinunterfamilien vorhanden, ihre funktionelle Rolle ist jedoch noch nicht geklärt. Wir haben diese Frage mit Hilfe von gleichzeitigen NO−NO, Mn2+−NO und Mn2+−Mn2+ Abstandsmessungen mittels gepulster Doppel‐Elektron‐Elektron‐Resonanzspektroskopie von TmrAB zeitaufgelöst untersucht. Dieser Typ IV ABC‐Transporter durchläuft in Gegenwart von ATP einen reversiblen Übergang mit einem deutlich schnelleren Vorwärtsübergang (IF‐nach‐OF). Die katalytisch beeinträchtigte, degenerierte NBS bindet Mn2+−ATP stabil, während Mn2+ bevorzugt an der aktiven konsensus NBS freigesetzt wird. Die ATP‐Hydrolyse an der konsensus NBS beschleunigt den Rückwärtsübergang erheblich. Beide NBSs öffnen sich während jedes Konformationszyklus vollständig, und die degenerierte NBS könnte die Kinetik dieses Prozesses regulieren.