<р>
Транспортеры ABC (кассетные транспортеры, связывающие АТФ) представляют собой незаменимое суперсемейство транспортных систем в клетках и могут быть одним из крупнейших и старейших существующих семейств генов. Эти транспортные белки присутствуют во всех живых водорослях, от прокариотов до человека, что свидетельствует об их важности в истории эволюции организмов. Транспортные белки ABC в основном делятся на входные и выходные транспортеры, некоторые из которых связаны с лекарственной устойчивостью и различными генетическими заболеваниями.
Транспортные белки ABC способны не только импортировать вещества, но и выводить из клеток токсины и лекарства.
Механизм транспортных белков ABC
<р>
Транспортеры ABC транспортируют различные субстраты через клеточную мембрану, связывая и гидролизуя АТФ, чтобы обеспечить необходимую энергию. Импортные транспортеры часто живут в бактериях и действуют как посредники питательных веществ, таких как ионы, аминокислоты, пептиды и сахара, в клетки. Экспортные транспортеры существуют как у прокариот, так и у эукариот и играют роль в удалении токсинов и лекарств из клеток.
Переносные белки ABC у бактерий
<р>
Бактериальные переносчики ABC играют решающую роль в выживании клеток, их патогенности и вирулентности. Например, система импорта железа ABC является ключевой для патогенов, которые используют такие молекулы, как сидерофоры, для захвата железа, покрытого высокоаффинными железосвязывающими белками или эритроцитами. Этот тип транспортных белков участвует не только в транспорте веществ, но и в регуляции многих физиологических процессов, в том числе в синтезе внеклеточных полисахаридов и выведении цитотоксинов.
Роль у эукариот
<р>
Хотя большинство эукариотических транспортных белков ABC относятся к эффлюксному типу, некоторые транспортные белки, такие как CFTR (трансмембранный регулятор муковисцидоза), не участвуют непосредственно в транспорте веществ, но играют важную роль в регуляции функций других белков. Эти транспортные белки играют ключевую роль во многих заболеваниях, особенно связанных с полиморфизмом гена ABC, включая муковисцидоз и ряд других генетических нарушений.
Мутации в транспортерах ABC связаны с различными генетическими заболеваниями человека, такими как муковисцидоз и опухоли, устойчивые к лекарствам.
Структура и функции
<р>
Все транспортеры ABC имеют единую структурную организацию, состоящую из четырех основных доменов: двух трансмембранных (Т) доменов и двух цитоплазматических (А) доменов. Попеременные переходы между этими областями обеспечиваются гидролизом АТФ. Структура Т-области определяет специфичность генов различных транспортных белков ABC, которые проявляют различное сродство к разным типам субстратов при транспорте через клеточную мембрану. Это позволяет транспортерам ABC эффективно транспортировать различные биомолекулы.
Роль АТФ
<р>
Связывание и гидролиз АТФ лежат в основе работы транспортных белков ABC. Когда АТФ связывается с областью А, он может вызывать структурные изменения и способствовать доставке субстрата. Гидролизуя АТФ, транспортный белок может свободно переключаться между открытием и закрытием, позволяя субстратам проникать в клетку и выходить из нее, что еще больше повышает выживаемость и адаптируемость клетки.
Думайте и действуйте
<р>
По мере углубления исследований ученые постепенно поняли множественную роль, которую транспортеры ABC играют в различных биологических процессах, включая сложность устойчивости к лекарствам и передачи болезней. Какие новые источники вдохновения или направления лечения могут принести нам эти транспортные белки в будущем?