ミトコンドリアキャリア
タンパク質ファミリー
ミトコンドリアADP/ATPキャリア
識別子
シンボルミト・カー
ファムPF00153
インタープロIPR018108
プロサイトPDOC00189
SCOP21okc / スコープ / SUPFAM
TCDB2.A.29
OPMスーパーファミリー21
OPMタンパク質1okc
利用可能なタンパク質構造:
ファム  構造 / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBサム構造の概要
PDB2bmn A:9-104 2c3e A:112-206 1ymj A:112-206 1okc A:112-206 1ym6 A:112-206
タンパク質ファミリー
MCスーパーファミリー
識別子
シンボル?
インタープロIPR023395

ミトコンドリアキャリアは、溶質キャリアファミリー25に属するタンパク質であり、ミトコンドリアの膜を介して分子を輸送します。[1]ミトコンドリアキャリアは、トランスポーター分類データベースにも分類されています。ミトコンドリアキャリア（MC）スーパーファミリーは、従来のミトコンドリアキャリア（MC）ファミリー（TC# 2.A.29）とミトコンドリア内外膜融合（MMF）ファミリー（TC# 1.N.6）の両方を含むように拡張されました。 [2]

系統発生

MCファミリー（SLC25）（TC# 2.A.29）のメンバーは、核にコードされているにもかかわらず、真核生物の細胞小器官にのみ存在します。そのほとんどはミトコンドリアに存在しますが、一部は動物のペルオキシソーム、嫌気性真菌のヒドロゲノソーム、植物の アミロプラストにも存在します。

SLC25はヒトにおいて最大の溶質輸送体ファミリーです。ヒトゲノムでは53のメンバーが同定されており、A. thalianaでは58のメンバー、 S. cerevisiaeでは35のメンバーが同定されています。ヒトSLC25タンパク質の約30%の機能は未解明ですが、酵母ホモログのほとんどは機能が同定されています。[3] [4]機能割り当てについてはTCDBをご覧ください 。

関数

多くのMCタンパク質は、ある溶質から別の溶質への交換（対向輸送）を優先的に触媒する。エネルギー伝達に関与するこれらの基質輸送タンパク質の多くは、ミトコンドリアやペルオキシソームなどの真核生物の細胞内膜に存在し、無機イオン、ヌクレオチド、アミノ酸、ケト酸、補因子の膜透過を促進する。[5] [6] [7] [8]このようなタンパク質には以下が含まれる。

代謝物輸送を含むこれらのタンパク質の機能的側面は、Ferdinando Palmieri博士とCiro Leonardo Pierri博士（2010）によってレビューされています。[12] [13] [14]ミトコンドリアキャリアの欠陥によって引き起こされる疾患は、Palmieriら（2008）およびGutiérrez-AguilarとBaines（2013）によってレビューされています。[15] [16]酸化的リン酸化以外のミトコンドリア機能に関与するミトコンドリアキャリア遺伝子の変異は、カルニチン/アシルカルニチンキャリア欠損症、HHH症候群、アスパラギン酸/グルタミン酸アイソフォーム2欠損症、アーミッシュ小頭症、新生児ミオクロニーてんかんの原因となります。これらの疾患は、中間代謝における影響を受けたキャリアの生理学的役割に応じて、特定の代謝機能障害を特徴とします。ミトコンドリアに酸化リン酸化の基質である無機リン酸とADPを供給するミトコンドリア輸送体の欠陥は、エネルギー産生の欠陥を特徴とする疾患の原因となる。[15]輸送体とゲーティングの中間における基質結合に関与する残基が同定され、分析されている。[8]

構造

MCファミリー（ヒトSLC25ファミリー）のパーミアーゼは、6つの膜貫通αヘリックスを有する。タンパク質は約300残基とほぼ均一なサイズである。これらは、2つのスパナーをコードする遺伝子要素から6つのスパナーをコードする遺伝子要素が派生する、遺伝子内タンデム三重化によって生じた。[17]この出来事は、ミトコンドリアが真核細胞内で初めて特殊な細胞内共生機能を発達させた20億年未満前に起こったと考えられる。[18] MCファミリーのメンバーは機能的および構造的に単量体であるが、初期の報告では二量体であることが示唆されていた。[3] [4]

ほとんどのMCタンパク質は、約100アミノ酸残基の長さを持つ3つの反復配列からなる一次構造を有し、N末端とC末端は膜間腔に面しています。すべてのMCタンパク質は、各反復領域にMCFモチーフと呼ばれる共通配列を有していますが、1つまたは2つのシグネチャー配列に多少の変異が見られます。[1]

ミトコンドリアキャリアファミリーのメンバーとして同定されているものの中で、ADPをミトコンドリアに取り込み、合成後にATPをミトコンドリアから細胞質へ排出する役割を担うのは、ADP/ATPキャリア（AAC; TC# 2.A.29.1.1）です。[19] AACは膜貫通タンパク質であり、切断可能なプレシーケンスを持たずに合成されますが、代わりに内部に標的情報を持っています。[20] AACは、膜に対して傾斜した6つの膜貫通ヘリックスを持つバスケット型構造で、そのうち3つはプロリン残基の存在により「ねじれ」ています。[1]

輸送機構に重要な残基は対称的である可能性が高い一方、基質結合に関与する残基は基質の非対称性を反映して非対称的となる。Robinsonら（2008）は、配列反復における残基の対称性をスコアリングすることにより、輸送に重要な基質結合部位と塩橋ネットワークを特定した。対称性解析は、残基の役割を評価し、未解析のトランスポーターの基質の化学的性質に関する手がかりを提供する。[21]

ミトコンドリアの ADP/ATP キャリアには 2 つの異なる状態の構造があります。 1つは細胞質状態で、カルボキシアトラクチロシドにより阻害され、基質結合部位は細胞質と合流する膜間空間にアクセス可能であり、すなわちウシミトコンドリアADP/ATPキャリアPDB : 1OKC ​/ PDB : 2C3E ​、[22] [23] 、酵母ADP/ATPキャリアAac2p PDB : 4C9G ​/ PDB : 4C9H ​、[24] 、酵母ADP/ATPキャリアAac3p PDB : 4C9J ​/ PDB : 4C9Q ​、[24] である。もう1つはマトリックス状態で、ボンクレキ酸により阻害され、基質結合部位はミトコンドリアマトリックスにアクセス可能であり、すなわち真菌ミトコンドリアADP/ATPキャリアPDB : 6GCI ​である。[25]さらに、カルシウム結合状態のミトコンドリアATP-Mg/Piキャリアのカルシウム調節ドメインの構造PDB : 4ZCU ​/ PDB : 4N5X ​[ 26] [27]と、異なる調節状態のミトコンドリアアスパラギン酸/グルタミン酸キャリアの構造PDB : 4P5X ​/ PDB : 4P60 ​/ PDB : 4P5W ​があります。[28]

基質

ミトコンドリア輸送体は、ミトコンドリア内膜を介してアミノ酸、ケト酸、ヌクレオチド、無機イオン、および補因子を輸送する。輸送体は、三回対称性を有する6つの膜貫通αヘリックスから構成される。[29]

MCファミリーメンバーの輸送基質は空洞の底に結合し、転座によって「ピット」構造から「チャネル」構造への一時的な遷移を引き起こすと考えられる。[30] AACの阻害剤であるカルボキシアトラクチロシドは、おそらくADPが結合する外表面のピットに結合し、輸送サイクルを阻害すると考えられる。別の阻害剤であるボンクレキ酸は、ピットがマトリックスに面する2番目の構造を安定化させると考えられている。この構造において、阻害剤はATP結合部位に結合する可能性がある。TMS中の残基の機能的および構造的役割が提案されている。[31] [32]キャリアのミトコンドリアキャリアシグネチャーであるPx[D/E]xx[K/R]は、これらのタンパク質の生合成と輸送活性の両方に関与していると考えられる。[33]ミミウイルスゲノム中に相同体が同定されており、dATPおよびdTTPのトランスポーターであることが示されている。[34]

輸送される化合物の例には次のものがあります。

例

このドメインを含むヒトタンパク質には以下のものがあります。

酵母 Ugo1 は MMF ファミリーの一例ですが、このタンパク質にはヒトの相同遺伝子が存在しません。

参考文献

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