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Conformational changes of the bacterial type I ATP-binding cassette importer HisQMP2 at distinct steps of the catalytic cycle.
Heuveling, Johanna; Frochaux, Violette; Ziomkowska, Joanna; Wawrzinek, Robert; Wessig, Pablo; Herrmann, Andreas; Schneider, Erwin.
Afiliação
  • Heuveling J; Institut für Biologie/Bakterienphysiologie, Humboldt Universität zu Berlin, Chausseestr. 117, D-10115 Berlin, Germany.
Biochim Biophys Acta ; 1838(1 Pt B): 106-16, 2014 Jan.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-24021237
Prokaryotic solute binding protein-dependent ATP-binding cassette import systems are divided into type I and type II and mechanistic differences in the transport process going along with this classification are under intensive investigation. Little is known about the conformational dynamics during the catalytic cycle especially concerning the transmembrane domains. The type I transporter for positively charged amino acids from Salmonella enterica serovar Typhimurium (LAO-HisQMP2) was studied by limited proteolysis in detergent solution in the absence and presence of co-factors including ATP, ADP, LAO/arginine, and Mg(2+) ions. Stable peptide fragments could be obtained and differentially susceptible cleavage sites were determined by mass spectrometry as Lys-258 in the nucleotide-binding subunit, HisP, and Arg-217/Arg-218 in the transmembrane subunit, HisQ. In contrast, transmembrane subunit HisM was gradually degraded but no stable fragment could be detected. HisP and HisQ were equally resistant under pre- and post-hydrolysis conditions in the presence of arginine-loaded solute-binding protein LAO and ATP/ADP. Some protection was also observed with LAO/arginine alone, thus reflecting binding to the transporter in the apo-state and transmembrane signaling. Comparable digestion patterns were obtained with the transporter reconstituted into proteoliposomes and nanodiscs. Fluorescence lifetime spectroscopy confirmed the change of HisQ(R218) to a more apolar microenvironment upon ATP binding and hydrolysis. Limited proteolysis was subsequently used as a tool to study the consequences of mutations on the transport cycle. Together, our data suggest similar conformational changes during the transport cycle as described for the maltose ABC transporter of Escherichia coli, despite distinct structural differences between both systems.
Assuntos
Transportadores de Cassetes de Ligação de ATP/química; Sistemas de Transporte de Aminoácidos Básicos/química; Proteínas de Bactérias/química; Proteínas de Transporte/química; Histidina/química; Fragmentos de Peptídeos/química; Subunidades Proteicas/química; Salmonella typhimurium/química; Transportadores de Cassetes de Ligação de ATP/genética; Transportadores de Cassetes de Ligação de ATP/metabolismo; Difosfato de Adenosina/química; Difosfato de Adenosina/metabolismo; Trifosfato de Adenosina/química; Trifosfato de Adenosina/metabolismo; Sequência de Aminoácidos; Sistemas de Transporte de Aminoácidos Básicos/genética; Sistemas de Transporte de Aminoácidos Básicos/metabolismo; Proteínas de Bactérias/genética; Proteínas de Bactérias/metabolismo; Biocatálise; Transporte Biológico Ativo; Proteínas de Transporte/genética; Proteínas de Transporte/metabolismo; Cátions Bivalentes; Escherichia coli/genética; Escherichia coli/metabolismo; Histidina/metabolismo; Hidrólise; Magnésio/química; Magnésio/metabolismo; Modelos Moleculares; Dados de Sequência Molecular; Mutagênese Sítio-Dirigida; Fragmentos de Peptídeos/genética; Fragmentos de Peptídeos/metabolismo; Conformação Proteica; Subunidades Proteicas/genética; Subunidades Proteicas/metabolismo; Proteolipídeos/química; Proteolipídeos/metabolismo; Proteínas Recombinantes/química; Proteínas Recombinantes/genética; Proteínas Recombinantes/metabolismo; Salmonella typhimurium/enzimologia; Homologia de Sequência de Aminoácidos
Palavras-chave

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Fragmentos de Peptídeos / Salmonella typhimurium / Proteínas de Bactérias / Proteínas de Transporte / Transportadores de Cassetes de Ligação de ATP / Subunidades Proteicas / Sistemas de Transporte de Aminoácidos Básicos / Histidina Tipo de estudo: Prognostic_studies Idioma: En Revista: Biochim Biophys Acta Ano de publicação: 2014 Tipo de documento: Article País de afiliação: Alemanha País de publicação: Holanda

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Fragmentos de Peptídeos / Salmonella typhimurium / Proteínas de Bactérias / Proteínas de Transporte / Transportadores de Cassetes de Ligação de ATP / Subunidades Proteicas / Sistemas de Transporte de Aminoácidos Básicos / Histidina Tipo de estudo: Prognostic_studies Idioma: En Revista: Biochim Biophys Acta Ano de publicação: 2014 Tipo de documento: Article País de afiliação: Alemanha País de publicação: Holanda