Viquipèdia

Transportador ABC: diferència entre les revisions

Exploració interactiva de l'historial
← Edició anteriorEdició següent →
Contingut suprimit Contingut afegit
VisualWikitext
m biogènesi
arreglo enllaços i paraules no traduïdes de l'anglès
Línia 2:
[[Fitxer:1l7v_opm.png|thumb|300px|right|Vitamina B<sub>12</sub> transportador, BtuCD]]
[[Fitxer:2onk.png|thumb|300px|right|Transportador AB del molibdè <sub>2</sub>C<sub>2</sub> complex en conformació oberta]]
Els '''transportadors ABC''' (en anglès '''ATP-binding [[Gene cassette|cassette]] transporters''') són membres d'una família de proteïnes molt extensa. De fet, la més gran i antiga de les famílies amb representats a tots els fílum, des dels procariotes als humans.<ref name=Jones2004>{{ref-publicació|autor=Jones PM, George AM |títol=The ABC transporter structure and mechanism: perspectives on recent research |publicació=Cell Mol Life Sci. |volum=61 |exemplar=6 |pàgines=682–99 |any=2004 |mes=Mar |pmid=15052411 |doi=10.1007/s00018-003-3336-9 }}</ref><ref name= Ponte-SucreA>{{ref llibre |autor= Ponte-Sucre, A (editor)| any=2009 |títol=ABC Transporters in Microorganisms | editorial=Caister Academic Press | isbn= 978-1-904455-49-3}}</ref> Aquests transportadors són proteïnes transmembrana que utilitzen l'energia de la hidròlisis de l'[[adenosina trifosfat]] (ATP) per dur a terme determinats processos biològics, incloent el transport de diversos substrats a través de la membrana i altres processos no relacionats amb el transport, com ara la translació de [[RNA]] i la reparació de [[Àcid desoxiribonucleic|DNA]].<ref name=davidson>Davidson, A.L.; E. Dassa; C. Orelle; and J. Chen. 2008. Structure, function, and evolution of bacterial ATP-binding cassette systems. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 72(2), 317-364.</ref><ref name=goffeau>Goffeau, A.; B. de Hertogh; and P.V. Baret. 2004. ABC Transporters. In: Encyclopedia of Biological Chemistry. Vol. 1, 1-5.</ref> Els transportador ABC transporten una gran varietat de substrats entre la membrana extracel·lular i la intracel·lular, fins i tot productes del metabolisme, [[lípids]], esterols i medicaments. Les proteïnes són classificades com a transportadors ABC segons la seqüència i l'organització del seu domini. Els transportadors ABC estan relacionats amb la resistència als tumors, la [[fibrosi quística]], la resistència dels bacteris a diversos fàrmacs i a altres malalties hereditàries humanes..
 
==Funció==
Línia 18:
Encara que la majoria dels transportadors ABC eucariotes són exportadors, alguns no estan directament implicats en el transport de substrats. En el regulador transmembrana la de la fibrosi quística (CFTR) i en el receptor de la sulfonilurea (SUR), la hidròlisis de l'ATP està associada amb la regulació de l'obertura i el tancament de canals d'ions regulats per la proteïna ABC o per altres proteïnes.<ref name=goffeau/>
 
Els transportadors ABC humans estan relacionats amb diverses malalties sorgides dels polimorfismes en els gens ABC i rarament són causades per la pèrdua de la funció d'una, o d'unes poques, proteïnes ABC.<ref name=pohl>Pohl, A.; P.F. Devaux; A. Herrmann. 2005. Function of prokaryotic and eukaryotic ABC proteins in lipid transport. Biochim. Biophys. Acta 1733, 29-52.</ref> Aquestes malalties inclouen la malaltia de Mendel i trastorns genètics complexos, com ara la fibrosi quística, l'adrenoleucodistròfia, la malaltia Stargardt, la malaltia de Tangier, malalties immunodeficiències, [[Colèstasi|colèstasis]] progressiva familiar, la síndrome Dubin-Johnson, Pseudoxanthoma elàstic (PXE), una hipoglicemia hiperinsulínica persistent a la infància causada per una hiperplàsia focal, [[anèmia sideroblàstica]] lligada al cromosoma X, [[Degeneració macular associada a l'edat|degeneració macular associada a l'edat,]] una hipoapoproteïnemia familiar, ''Fundus flavimaculatis'', ''Retinitis pigmentosum'', una distrofia de l'ull, i altres.<ref name=goffeau/> La família de les ABCB (MDR/TAP) humanes és la responsable de la resistència múltiple a medicamentsfàrmacs (MDR), en contra de la varietat de les estructures relacionades a fàrmac. Les ABCB1 o MDR1 p-glicoproteïna està també relacionada amb altres processos biològics en els quals el transport lipídic és el pas principal. Aquestes glicoproteïnes serveixen per regular la secreció de l'esteroide [[aldosterona]] (responsabilitat de les glàndules adrenals), i la seva inhibició bloqueja la migració de les cèl·lules immunes dendrítiques, segurament relacionades amb el transports cap a fora pel lípid a través del Platelet[[Factor Activationactivador Factorde (PAF)plaquetes]]. També s'ha descobert que l'ABCB1 regula el transport de [[cortisol]] i [[dexametasona]], però no el de [[progesterona]] en unes cèl·lules ABCB1 determinades. La MDR1 també pot transportar colesterol, cadenes curtes i llargues de formes anàlogues de la fosfatidilcolina (PC), fosfatidiletanolamina (PE), fosfatidilserina (PS), esfingomielina (SM) i glucosilceramida (GlcCer). El transport multi específic de diversos lípids endògens a través del transportador MDR1 possiblement pot afectar la distribució dels lípids en la bicapa lipídica, en particular les espècies que normalment predominen a la part de dins de la membrana que toca al plasma, com ara el PS i el PE.<ref name=pohl/>
 
Més recentment, s'ha demostrat que els transportadors ABC estan també a la placenta, la qual cosa indica que poden jugar un paper de protecció del fetus en desenvolupament davant dels xenobiòtics.<ref name=pmid16460798>{{ref-publicació|autor=Gedeon C, Behravan J, [[Gideon Koren|Koren G]], Piquette-Miller M |títol=Transport of glyburide by placental ABC transporters: implications in fetal drug exposure |publicació=Placenta |volum=27 |exemplar=11-12 |pàgines=1096–102 |any=2006 |pmid=16460798 |doi=10.1016/j.placenta.2005.11.012}}</ref>
Línia 51:
 
==Importadors ABC==
La majoria dels transportadors ABC que regulen l'obtenció de nutrients i altres molècules en els bacteris depenen d'una proteïna d'unió d'alta afinitat al solut (BP, de ''binding protein''). Les BPs són proteïnes solubles localitzades a l'[[espai periplasmàtic]] entre la membrana interior i l'exterior de lesdels [[Gramnegatiu|bacteris GramnegativesGramnegatius]]. Els microorganismes Grampositius els falta un periplasma, aleshores la seva BP és normalment una lipoproteïna unida a la cara externa de la membrana cel·lular. Algunes bacteris Grampositives tenen BPs fusionades al domini transmembrana del transportador.<ref name=davidson/> La primera estructura que es va aconseguir a partir de la difracció de raigs X d'un importador ABC intacte va ser la del transportador de molibdè (ModBC-A) de l'''Archaeoglobus fulgidus''.<ref name=modb/> Les estructures atòmiques dels tres altres importadors dels bacteris, BtuCD de l'''E. coli'',<ref name=btucd/> el transportador de maltosa de l'''E. coli'' (MalFGK2-E),<ref name=malkoldham/> i l'hipotètic transportador de quelants de metalls de l'''Haemophilus influenza'', HI1470/1<ref name=hi1471/> també han estat determinades. Les estructures aporten imatges detallades de la interacció de la transmembrana i els dominis ABC, igual que revelen dos conformacions diferents amb una obertura en dues direccions oposades. Una altra característica comuna dels importadors és que cada NBD està lligat a un TMD, fonamentalment a través d'una hèlix curta citoplasmàtica del TMD, anomenada '''”hèlix aparelladora” (“coupling helix”)'''. Aquest part de la volta EAA s'enganxa a una petita esquerda de la superfície formada entre el RecA-like i els subdominis ABC helicals, i que està aproximadament paral·lela a la bicapa lipídica.<ref name=oldham2008/>
 
===Importadors ABC grans===
Línia 64:
 
==Exportadors ABC ==
Els exportadors ABC dels procariotes són abundants i tenen homòlegs semblants en els eucariotes. Aquest tipus de transportadors són estudiats a partir del substrat que transporten. Un tipus interacciona amb l'exportació de proteïnes (per exemple [[toxines]], [[Hidrolasa|enzims hidrolítics]], proteïnes de la capa S, [[lantibiòticsAntibiòtic|antibiòtics]], [[bacteriocinsBacteriocina|bacteriocines]], and i factors competidors i els altres en l'eliminació de drogues. Els transportadors ABC han guanyat importància perquè contribueixen a la resistència de les cèl·lules a [[antibiòtics]] i a agents [[anticancerososantineoplàstic]] gràcies al fet que bomben aquestes substàncies fora de la cèl·lula.<ref name=davidson/> En organismes gramnegatius, els transportadors ABC s'encarreguen de la secreció dels substrats de la proteïna a través de membranes internes i externes simultàniament sense passar pel periplasma. Aquest tipus de secreció és anomenada '''secreció tipus I ''', en la qual prenen part tres components que funcionen junts: l''''exportador ABC''', '''[[una proteïna de fusió amb la membrana]], (MFP)''', i un '''factor de fora la membrana (OMF)'''. Un exemple és la secreció d'[[hemolisina]] (HlyA) de l'''E. Coli'', durant la qual el transportador ABC de la membrana interna interacciona amb una proteïna de fusió de la membrana interna HlyD i amb un factor facilitador extern TolC. El TolC permet el transport de l'hemolisina a través de les dues membranes, sense passar pel periplasma.<ref name=davidsonchen/> La resistència dels bacteris als medicaments ha esdevingut un problema de salut cada vegada més important. Un dels mecanismes per la resistència als medicaments està associat amb un increment de l'eliminació de l'antibiòtic de la cèl·lula bacteriana. La resistència als medicaments associada a l'eliminació del medicament, mediada per [[P-glicoproteïna]], va ser vista en cèl·lules de mamífers. En els bacteris, Levy i els seus col·laboradors van presentar una primera evidència que la resistència als antibiòtics era causada per una eliminació activa de la substància.<ref>Mcmurry, L.; R.E. Petrucci, Jr.; S.B. Levy. 1980. Active efflux of tetracycline encoded by four genetically different tetracycline resistance determinants in Escherichia coli. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77, 3974-3977.</ref> La P-glicoproteïna és la bomba d'eliminació més ben estudiada i com a tal ha ofert importants coneixements sobre el mecanisme de les bombes en els bacteris.<ref name=davidson/> Encara que alguns exportadors transporten un tipus específic de substrat, la majoria poden transportar diverses classes de substàncies amb variacions en la seva estructura.<ref name=pohl/> Aquests transportadors són anomenats MDR (''multi-drug resistant'', en anglès) transportadors d'ABC i algunes vegades “aspiradores hidròfobes”.<ref name=msbachang2003/>
En organismes gram-negatius, els transportadors ABC s'encarreguen de la secreció dels substrats de la proteïna a través de membranes internes i externes simultàniament sense passar pel periplasma. Aquest tipus de secreció és anomenada '''secreció tipus I ''', en la qual prenen part tres components que funcionen junts: l''''exportador ABC''', '''[[una proteïna de fusió amb la membrana]], (MFP)''', i un '''factor de fora la membrana (OMF)'''. Un exemple és la secreció d'[[hemolisina]] (HlyA) de l'''E. Coli'', durant la qual el transportador ABC de la membrana interna interacciona amb una proteïna de fusió de la membrana interna HlyD i amb un factor facilitador extern TolC. El TolC permet el transport de l'hemolisina a través de les dues membranes, sense passar pel periplasma.<ref name=davidsonchen/>
La resistència dels bacteris als medicaments ha esdevingut un problema de salut cada vegada més important. Un dels mecanismes per la resistència als medicaments està associat amb un increment de l'eliminació de l'antibiòtic de la cèl·lula bacteriana. La resistència als medicaments associada a l'eliminació del medicament, mediada per [[P-glicoproteïna]], va ser vista en cèl·lules de mamífers. En els bacteris, Levy i els seus col·laboradors van presentar una primera evidència que la resistència als antibiòtics era causada per una eliminació activa de la substància.<ref>Mcmurry, L.; R.E. Petrucci, Jr.; S.B. Levy. 1980. Active efflux of tetracycline encoded by four genetically different tetracycline resistance determinants in Escherichia coli. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77, 3974-3977.</ref> La P-glicoproteïna és la bomba d'eliminació més ben estudiada i com a tal ha ofert importants coneixements sobre el mecanisme de les bombes en els bacteris.<ref name=davidson/> Encara que alguns exportadors transporten un tipus específic de substrat, la majoria poden transportar diverses classes de substàncies amb variacions en la seva estructura.<ref name=pohl/> Aquests transportadors són anomenats MDR (''multi-drug resistant'', en anglès) transportadors d'ABC i algunes vegades “aspiradores hidròfobes”.<ref name=msbachang2003/>
=== La P-glicoproteïna humana ABCB1/MDR1 ===
{{article principal|P-glycoproteinglicoproteïna}}
 
La P-glicoproteïna és una proteïna ben estudiada i associada amb les MDR. Es troba en els humans i és de la família de les '''ABCB (MDR/TAP)''', també coneguda com a '''ABCB1''' o '''MDR1 Pgp'''. L'MDR1 consisteix en un monòmer funcional amb dos dominis transmembrana (TMD) i dos dominis d'unió a nucleòtids (NBD). Aquesta proteïna pot transportar principalment cations o substrats elèctricament neutres així com un ampli espectre de substrats amfifílics. L'estructura del monòmer ABCB1 complet va ser obtingut en la presència i en l'absència de nucleòtids utilitzant [[criocristal·lografia electrònica]]. Sense nucleòtid, els TMDs són aproximadament paral·lels i formen un tub rodejant un por central, amb l'obertura dirigida al costat extracel·lular de la membrana i el tancat al costat intracel·lular. En la presència dels anàlegs ATP no-hidrolitzable i AMP-PNP, els TMDs pateixen una reorganització amb tres dominis clarament segregats. Un por central, el qual es troba tancat entre els TMDs, s'obre lleugerament per la cara intracel·lular amb un forat entre dos dominis permetent l'accés de substrat de la fase lipídica. El fet que es produeixi un empaquetament i una possible rotació de les hèlixs del TM degut a la unió amb el nucleòtid suggereix un model de rotació d'hèlix com a mecanisme de tranport.<ref name=pohl/>
===Sav1866===
 
La primera estructura vista en alta resolució vista en l'exportador ABC va ser la Sav1866, trobada a ''Staphylococcus aureus''.<ref name=pohl/><ref>Dawson, R.J. and K.P. Locher. 2007. Structure of the multidrug ABC transporter Sav1866 from Staphylococcus aureus in complex with AMP-PNP. FEBS Lett. 581, 935-938.</ref> La Sav1866 és homòloga dels transportadors multisubstància ABC. La Sav1866 té una seqüència similar al transportador ABC humà de la subfamília B que inclou MDR1 i TAP1/TAP2. Es coneix que l'activitat ATPasa de la SAv1866 és estimulada per substàncies usades com a cura del càncer, com la [[doxorubicina]] i la [[vindblastinavinblastina]], la qual cosa suggereix una especificitat similar a la de la P-glicoproteïna i un possible mecanisme comú de translocació del substrat. La Sav1866 és un homodímer de la meitat dels transportadors, i cada subunitat conté un TMD N-terminal amb sis hèlix i un NBD C-terminal. Els NBDs tenen una estructura similar als altres transportadors ABC, en els quals els dos dominis unió de l'ATP estan formats a la interfase del dímer entre la regió Walker A d'un NBD i la LSGGQ de l'altre. Les estructures d'unió d'ADP de la SAv1866 mostra els NBDs en un dímer tancat i les hèlixs TM dividides en dues "ales" orientades cap al periplasma, formant una conformació que mira cap enfora. Cada ala consisteix en dues hèlix TM1-2 d'una subunitat i TM3-6 de l'altra subunitat. Conté llargs llaços intracel·lulars (ICLs o ICD) connectant els TMDs que s'estenen més enllà de la bicapa lipídica en el citoplasma i interaccionen amb els NBD. Mentre que els importadors contenen una parella d'hèlix curtes que contacten amb un sol NBD, la Sav1866 té dues parelles d'hèlix intracel·lulars, una (ICL1) contactant amb els NBDs en les dues subunitats i l'altra (ICL2) interaccionant amb només la subunitat NBD oposada.<ref name=rees/><ref name=sav1866/><ref name=oldham2008/>
 
===MsbA===
MsbA és un transportador MDR ABC i possiblement una [[flipasa]] lipídica. És una [[ATPasa]] que transporta [[lípid A]], la fracció hidròfoba dels [[Lipopolisacàrid|lipopolisacàrids]] (LPS), i un sacarolípid basat en glucosamina que fabrica la membrana exterior de molts bacteris gram-negatius. El lípid A és una [[endotoxina]], així que la pèrdua de MsbA de la membrana cel·lular o certes [[mutacions]] que afecten el transport provoca una acumulació de lípid A a la membrana interior, cosa que mata a la cèl·lula. La MsbA és un homòleg bacterià proper a la P-glicoproteïna (Pgp), ja que té una seqüència proteica semblant i mostra una especificitat que coincideix amb les del transportador MDR-ABC LmrA del ''Lactococcus lactis''. La MsbA de l'''E. coli'' és en un 36% idèntica a la meitat N-terminal de la MDR1 humana, cosa que porta a pensar que tenen un mecanisme comú de transport dels substrats hidròfobs i anfipàtics. El gen MsbA codifica la meitat d'un transportador que conté un domini transmembrana (TMD) fusionat amb un domini unió de nucleòtid (NBD). És ensamblat com un homodímer amb un pes molecular total de 129.2 kD. L'MsbA conté 6 TMDs a la cara periplàsmica, un NDB localitzat a la cara citoplasmàtica de la membrana cel·lular, i un domini intrecel·lular (ICD), fent de pont entre TMD i NBD. Aquesta extensió de l'hèlix entre els segments TMD prop dels llocs actius dels NBD és responsable dels creuaments entre TMD i NBD. En particular, l'ICD1 serveix com a punt de gir de l'NBD, permeten així que l'NBD es dissociï i es dimeritzi durant la unió i la hidròlisi de l'ATP.<ref name=davidson/><ref name=davidsonchen/><ref name=pohl/><ref name=rees/><ref name=msbareyes2006/><ref name=oldham2008/><ref name=msbachang2003/><ref>Raetz, C.R.H.; C.M. Reynolds; M.S. Trent; R.E. Bishop. 2007. Lipid A modification systems in gram-negative bacteria. Annu. Rev. Biochem. 76, 295-329.</ref>
 
[[Fitxer:Msba.jpg|thumb|400px|right|'''Estructures de MsbA en els tres estats conformacionals: forma oberta apo(PDB ID:3B5W)[http://www.pdb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3B5W], tancada apo(PDB ID:3B5X)[http://www.pdb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3B5X], i enllaçada amb un nucleòtid (PDB ID:3B60)[http://www.pdb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3B60]''']]'''
 
Estructures per rajos X prèviament publicades de la MsbA no es corresponien amb l'homòleg bacterià Sav1866.<ref name=msbachang2001>Chang, G. and C.B. Roth. 2001. Structure of MsbA from E. coli: A homolog of the multidrug resistance ATP binding cassette (ABC) transporters. Science 293, 1793-1800. Retraction: Chang, G.; C.B. Roth; C.L. Reyes; O. Pornillos; Y.J. Chen; A.P. Chen. 2006. Science 314, 1875.</ref><ref name=msbareyes2005>Reyes, C.L. and G. Chang. 2005. Structure of the ABC transporter MsbA in complex with ADP·vanadate and lipopolysaccharide. Science 308, 1028-1031. Retraction: Chang, G.; C.B. Roth; C.L. Reyes; O. Pornillos; Y.J. Chen; A.P. Chen. 2006. Science 314, 1875.</ref> Les estructures van ser examinades altre cop i es va trobar un error que donava a lloc a models incorrectes de MsbA. Recentment, els errors han estat rectificats i s'han trobat noves estructures.<ref name=msbaward/> Les regions passives de l'MsbA de l'''E. coli'' exhibeix una forma de “V” invertida amb una cambra accessible cap a l'interor del transportador que suggereix una '''conformació oberta i cap a l'interior'''. Les zones de contacte del dímer estan concentrades entre els llaços extracel·lulars i mentre que els NBDs estan apartats aproximadament 50 amstrongs, les subunitats es troben confrontades. La distància entre els residus a la cara interna del dímer han estat verificades per experiments de [[plegament]] i estudis espectroscòpics EPR.<ref>Buchaklian, A.H.; A.L. Funk; C.S. Klug. 2004. Resting state conformation of the MsbA homodimer as studied by site-directed spin labeling. Biochemistry 43, 8600-8606.</ref> and [[EPR spectroscopy]] studies.<ref name=dong>Dong, J.; G. Yang; H.S. Mchaourab. 2005. Structural basis of energy transduction in the transport cycle of MsbA. Science 308, 1023-1028.</ref> La relativa llarga cambra permet d'acomodar caps llargs com el que es troba en el lípid A. S'han de donar canvis conformacionals significatius per moure els grups de sucres llargs a través de la membrana. La diferència entre les dues estructures lliures de nucleòtid (també anomenades apo) és la zona de gir (30º aproximadament) de les hèlixs TM4/TM5, de la mateixa família que les TM3/TM6. En la conformació apo (de l''V. cholerae'' MsbA), els NBDs es troben alineats i, encara que propers, no formen un embolcall amb l'ATP. A més, els llaços P dels monòmers oposats es posicionen prop dels altres. En comparació amb la conformació oberta, la cara interna del dímer TMD té moltes zones de contacte en la '''conformació tancada'''. Per les dues conformacions apo del MsbA, la cambra d'obertura mira cap enfora. L'estructura del MsbA-AMP-PNP (5'adenilil- β-γ-imidodifosfat), obtingut de la ''S. typhimurium'', és similar a la Sav1866. Els NBDs en aquesta '''conformació oberta (d'unió a nucleòtids)''', s'uneixen per formar un embolcall per l'ATP, això és, el nucleòtid se situa entre el llaç P i la regió LSGGQ. La transició conformacional de l'apo MsbA tancat al MsbA-AMP-PNP té dos passos molt relacionats entre si: les hèlixs TM4-TM5 giren 10º cap a les TM3/TM6, portant els NBDs més a prop (no s'arriben a unir). Llavors les hèlixs TM4/TM5 s'inclinen 20º. Aquest moviment resulta en la separació de les hèlixs TM3/TM6 de les TM1/TM2, donant a lloc a una conformació oberta a partir de l'anterior, tancada. Així doncs, canvis espacials i en l'orientació dels NBDs reorganitza dràsticament l'empaquetament de les hèlixs transmembrana i activa l'accés a la cambra des de la part externa de la membrana.<ref name=msbaward/> Les estructures determinades del MsbA són bàsiques pel model de transport per inclinació. Les estructures descrites permeten entendre també la naturalesa dinàmica dels exportadors ABC, com s'ha demostrat a partir d'estudis de [[fluorescència]] i EPR.<ref name=oldham2008/><ref name=dong/><ref>Borbat, P.P.; K. Surendhran; M. Bortolus; P. Zou; J.H. Freed; H.S. McHaourab. 2007. Conformational motion of the ABC transporter MsbA induced by ATP hydrolysis. PloS Biol. 5, e271.</ref>▼
 
▲Estructures per rajos X prèviament publicades de la MsbA no es corresponien amb l'homòleg bacterià Sav1866.<ref name=msbachang2001>Chang, G. and C.B. Roth. 2001. Structure of MsbA from E. coli: A homolog of the multidrug resistance ATP binding cassette (ABC) transporters. Science 293, 1793-1800. Retraction: Chang, G.; C.B. Roth; C.L. Reyes; O. Pornillos; Y.J. Chen; A.P. Chen. 2006. Science 314, 1875.</ref><ref name=msbareyes2005>Reyes, C.L. and G. Chang. 2005. Structure of the ABC transporter MsbA in complex with ADP·vanadate and lipopolysaccharide. Science 308, 1028-1031. Retraction: Chang, G.; C.B. Roth; C.L. Reyes; O. Pornillos; Y.J. Chen; A.P. Chen. 2006. Science 314, 1875.</ref> Les estructures van ser examinades altre cop i es va trobar un error que donava a lloc a models incorrectes de MsbA. Recentment, els errors han estat rectificats i s'han trobat noves estructures.<ref name=msbaward/> Les regions passives de l'MsbA de l'''E. coli'' exhibeix una forma de “V” invertida amb una cambra accessible cap a l'interor del transportador que suggereix una '''conformació oberta i cap a l'interior'''. Les zones de contacte del dímer estan concentrades entre els llaços extracel·lulars i mentre que els NBDs estan apartats aproximadament 50 amstrongs, les subunitats es troben confrontades. La distància entre els residus a la cara interna del dímer han estat verificades per experiments de [[plegament]] i estudis espectroscòpicsper [[ressonància paramagnètica electrònica]] (EPR).<ref>Buchaklian, A.H.; A.L. Funk; C.S. Klug. 2004. Resting state conformation of the MsbA homodimer as studied by site-directed spin labeling. Biochemistry 43, 8600-8606.</ref> and [[EPR spectroscopy]] studies.<ref name=dong>Dong, J.; G. Yang; H.S. Mchaourab. 2005. Structural basis of energy transduction in the transport cycle of MsbA. Science 308, 1023-1028.</ref> La relativa llarga cambra permet d'acomodar caps llargs com el que es troba en el lípid A. S'han de donar canvis conformacionals significatius per moure els grups de sucres llargs a través de la membrana. La diferència entre les dues estructures lliures de nucleòtid (també anomenades apo) és la zona de gir (30º aproximadament) de les hèlixs TM4/TM5, de la mateixa família que les TM3/TM6. En la conformació apo (de l''V. cholerae'' MsbA), els NBDs es troben alineats i, encara que propers, no formen un embolcall amb l'ATP. A més, els llaços P dels monòmers oposats es posicionen prop dels altres. En comparació amb la conformació oberta, la cara interna del dímer TMD té moltes zones de contacte en la '''conformació tancada'''. Per les dues conformacions apo del MsbA, la cambra d'obertura mira cap enfora. L'estructura del MsbA-AMP-PNP (5'adenilil- β-γ-imidodifosfat), obtingut de la ''S. typhimurium'', és similar a la Sav1866. Els NBDs en aquesta '''conformació oberta (d'unió a nucleòtids)''', s'uneixen per formar un embolcall per l'ATP, això és, el nucleòtid se situa entre el llaç P i la regió LSGGQ. La transició conformacional de l'apo MsbA tancat al MsbA-AMP-PNP té dos passos molt relacionats entre si: les hèlixs TM4-TM5 giren 10º cap a les TM3/TM6, portant els NBDs més a prop (no s'arriben a unir). Llavors les hèlixs TM4/TM5 s'inclinen 20º. Aquest moviment resulta en la separació de les hèlixs TM3/TM6 de les TM1/TM2, donant a lloc a una conformació oberta a partir de l'anterior, tancada. Així doncs, canvis espacials i en l'orientació dels NBDs reorganitza dràsticament l'empaquetament de les hèlixs transmembrana i activa l'accés a la cambra des de la part externa de la membrana.<ref name=msbaward/> Les estructures determinades del MsbA són bàsiques pel model de transport per inclinació. Les estructures descrites permeten entendre també la naturalesa dinàmica dels exportadors ABC, com s'ha demostrat a partir d'estudis de [[fluorescència]] i EPR.<ref name=oldham2008/><ref name=dong/><ref>Borbat, P.P.; K. Surendhran; M. Bortolus; P. Zou; J.H. Freed; H.S. McHaourab. 2007. Conformational motion of the ABC transporter MsbA induced by ATP hydrolysis. PloS Biol. 5, e271.</ref>
 
===Mecanisme de Transport per Exportadors===
[[Fitxer:Abc exporter.jpg|thumb|400px|left|'''Mecanisme proposat pel transport per exportadors ABC.''' Aquest model va ser basat en estudis estrucutrals i bioquímics fets sobre l'MsbA.]]
 
 
Els exportadors ABC tenen un mecanisme de transport que es correspon amb el model d'accés alternatiu i el model activador d'ATP. En l'estat apo dels exportadors, la conformació és interna i els TMDs i NBDs es troben massa separats per incloure substrats anfifílics o hidrofòbics. En l'MsbA, en particular, la mida de la cambra és prou ample per acomodar els grups de sucre dels lipopolisacàrids (LPS). Com ha estat mostrat per diversos grups, la unió del substrat inicia el cicle de transport. El “poder d'activació”, és a dir, la unió de l'ATP que indueix la dimerització de l'NBD i la formació de l'embolcall de l'ATP, propicia canvis conformacionals en els TMDs. En l'MsbA, els grups de sucres (caps) són segrestats en la cambra durant el moment àlgid del “poder d'activació”. La cavitat és alineada amb residus carregats i polars que són solvatats creant un medi energèticament poc favorable pels substrats hidrofòbics i favorable per les parts polars en compostos amfifílics o grups sucre de LPS. Com que el lípid no pot romandre estable per molt de temps dins la cambra, el lípid A i altres molècules hidrofòbiques provoquen un moviment de flip-flop donant-los una posició més favorable a la cara externa de la membrana. El moviment de flip-flop pot ser degut també al trencament de parts rígides dels TMDs i per l'arrossegament de les cues hidrofòbiques de les LPS a través de la bicapa lipídica. El reempaquetament de les hèlixs dóna lloc a l'estat de conformació externa. La hidròlisi de l'ATP fa més ample l'obertura periplasmàtica i empeny el substrat cap a la part externa de la bicapa lipídica. La hidròlisi de la segona molècula d'ATP i l'alliberament del Pi separa els NBDs. Tot seguit, es restaura l'estat passiu, obrint la cambra per la part citoplasmàtica i així començant un nou cicle.<ref name=msbaward/><ref name=msbareyes2006/><ref name=higgins/><ref name=msbachang2003/><ref name=msbachang2001/><ref name=msbareyes2005/><ref name=dong/>
 
 
== Actuació en la MDR ==
 
Es coneix que els transportadors ABC són crucials en el desenvolupament de la [[resistència a diversesmúltiples substànciesfàrmacs]] (MDR). EnQuan apareix la MDR, els pacients que estan rebent medicació finalment desenvolupen resistència no només al medicament que estan prenent, sinó que també a diversos tipus de substàncies diferents. Això és causat per diversos factors, un dels quals és l'excreció creixent del medicament per part de la cèl·lula gràcies als transportadors ABC. Per exemple, la proteïna ABCB1 ([[P-glicoproteïna]]) funciona bombant medicaments supressors de tumor fora de la cèl·lula. Pgp, també anomenat MDR1, ABCB1, és el prototipus de transportador ABC i també el gen més estudiat. El Pgp transporta cations orgànics o compostos neutres. Uns quants membres de la família ABCC, també coneguts com a MRP, poden conformar MDR com a compostos orgànics carregats negativament. Els membre més estudiat de la família ABCG és l'ABCG2, també anomenada BCRP (breast cancer resistance protein), que dóna resistència a molts inhibidors de topoisomerasa I o II, com ara topotecà, irinotecà, i doxorubicina.
 
No està del tot clar com aquestes proteïnes poden translocar tanta varietat de substàncies. Tanmateix, un model (el model de l'aspirador hidrofòbic) assegura que, en les P-glicoproteïnes, les substàncies són unides indiscriminadament a la fase lipídica gràcies al seu caràcter hidrofòbic.
Linha 99 ⟶ 93:
 
La resistència a certs medicament és un problema clínic comú que té lloc en pacients que pateixen malalties infeccioses o bé càncers. Microorganismes [[procariotes]] i [[eucariotes]], així com cèl·lules neoplàsiques són sovint resistents a medicaments. L'MDR és freqüentment associada amb un increment en l'expressió dels transportadors ABC. La inhibició de transportadors ABC per compostos baixos en pes molecular ha estat molt estudiada en pacients de càncer; tanmateix, els resultats clínics no han estat significatius. Recentment diverses estratègies [[RNAi]] han estat aplicades per tal d'invertir MDR en diferents models de tumor i aquesta tecnologia és efectiva invertint transportadors ABC que participen en MDR en cèl·lules canceroses, esdevenint així una estratègia que promet en la tasca reduir l'MDR mitjançant gens per aplicacions terapèutiques. La tecnologia RNAi podria també reduir MDR en malalties infeccioses causades per patògens microbials.<ref name= LageL>{{ref llibre |autor= Lage, L|any=2009|capítol=ABC Transporters as Target for RNA Interference-mediated Reversal of Multidrug Resistance|títol=ABC Transporters in Microorganisms|editorial=Caister Academic Press|isbn= 978-1-904455-49-3}}</ref>
 
 
== Actuació fisiològica==
 
Linha 116 ⟶ 108:
 
L'estudi del transport vesicular pot ser portat a terme indirectament, a partir de substàncies que interaccionen modulen la velocitat de transport d'un compost exportat. Aquest tipus d'estudi és particularment útil per la detecció de possibles interaccions substància-substància i substància-substrat endogen. No és sensible a la permeabilitat passiva de compostos però detecta tots els compostos que interaccionen. A més, no proporciona informació de si el compost testat és inhibidor del transportador, o bé un substrat del transportador inhibint la seva funció de manera competitiva. Un exemple típic d'estudi indirecte de transport vesicular és la detecció de la inhibició de transport de taurocolada per l'ABCB11 ([[BSEP]]).
 
 
=== Estudis basats en la totalitat de la cèl·lula===
 
Les cèl·lules que expressen transportadors eliminadors bomben activament substrats extraient-los de la cèl·lula, cosa que dóna a lloc a una menor acumulació de substrats, una menor concentració intracel·lular en estat estacionari, o a una eliminació de substrat més ràpida de la cèl·lula carregada amb aquest substrat. Els substrats radioactius transportats o marcatges fluorescents poden ser directament mesurats, també de manera indirecta la modulació d'acumulació d'un substrat prova (per exemple, marcatge fluorescent, com ara Rho123 o calceïna) pot ser determinada per la presència de la substància testada.
 
Calceïna-AM, un derivat de la [[calceïna]] altament permeable penetra dins de cèl·lules intactes, dins les quals les esterases endògenes ràpidament l'hidrolitzen a calceïna fluorescent. Al contrari que la calceïna-AM, la calceïna té una permeabilitat més baixa i així doncs queda atrapada a la cèl·lula i s'acumula. Com que la calceïna-AM és un excel·lent substrat pels transportadors d'eliminació MDR1 i MRP1, les cèl·lules que expressen un o l'altre transportador, o ambdós, bomben la calceïna-AM fora la cèl·lula abans que les esterases la puguin hidrolitzar. El producte d'això és una menor velocitat d'acumulació de la calceïna. Com més activitat MDR hi hagi a la membrana cel·lular, menys calceïna estarà acumulada al citoplasma. En les cèl·lules on s'expressa activitat MDR, l'addició d'inhibidor MDR o un substrat MDR en excés incrementa ràpidament la velocitat d'acumulació de la calceïna. L'activitat MDR és reflectida per la diferència entre les quantitats de marcatge acumulades en presència de l'inhibidor en contrast amb les trobades en absència d'aquest. Usant inhibidors selectius, l'activitat transportadora de l'MDR1 i l'MRP1 pot ser fàcilment distingida. Aquest estudi pot ser usat per aïllar substàncies de les interaccions transportadores, i també per quantificar l'activitat MDR de les cèl·lules. L'estudi a partir de calceïna és propietat de SOLVO Biotechnology.
 
Linha 134 ⟶ 125:
| ABCB || Consistents en 4 transportadors totals i 7 mitjos transportadors. || Alguns es troben localitzats a la barrera sanguínia del cervell, al fetge, al mitocondri. Transporta pèptids i bilis, per exemple. || [[ABCB5]]
|-
| ABCC || Consistents en 12 transportadors totals. || Usat en tranport iònic, receptors de la superfície cel·lular, i secreció de toxines. Inclou la proteïna CFTR, la qual causa [[Fibrosi quística|fibrosis císticaquística]] quan és deficient. || [[ABCC6]]
|-
| ABCD || Consistents en 4 mitjos transportadors. || Tots són usats als [[peroxisomes]]. || [[ABCD1]]
Linha 214 ⟶ 205:
 
==Vegi també==
*[[Transmembrane domain of ABC transporters|Dominis transmembrana de transportadors ABC]]
 
== Referències ==
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/wiki/Transportador_ABC»