Trans reentrant loop structures in secondary transporters

Biologische membranen hebben een belangrijke rol in het beschermen van de cel tegen schadelijke condities van de omgeving en moeten tegelijkertijd de opname van verschillende stoffen, zoals voedingstoffen, alsook de uitscheiding van afvalproducten mogelijk maken. Transportfuncties worden uitgevoerd door transporteiwitten, die de verplaatsing van een substraat van de ene naar de andere kant van het membraan katalyseren. Het werk dat in dit proefschrift beschreven wordt, richt zich op structurele overeenkomst tussen families van transporteiwitten, en in het bijzonder tussen de glutamaat-transporter GltS van Escherichia coli en de citraat-transporter CitS van Klebsiella pneumoniae. Deze twee transporteiwitten, en andere leden van de families waartoe zij behoren, vertonen geen overeenkomst in aminozuurvolgorde, maar wel in hun hydropathie-profielen. Dit suggereert dat ze een overeenkomstige eiwitvouwing en mechanisme van transport hebben. Met de bioinformatische data verkregen uit het MemGen classificatie systeem en een eerder uitgevoerde topologie studie van CitS, waren we in staat om de membraantopologie van GltS te voorspellen en deze experimenteel te verifiëren. Hiermee is aangetoond dat, bij afwezigheid van een kristalstructuur, analyse van hydropathie-profielen van membraaneiwitten een goede methode is om de structuur van membraaneiwitten te bestuderen. De verkregen data suggereren dat beide eiwitten opgebouwd zijn uit twee homologe domeinen die beide een zogenaamde “trans reentrant loop” hebben, en aan elkaar verbonden zijn met een lange cytoplasmatische loop. De reentrant loops zijn belangrijk voor de activiteit van de transporters: ze staan in interactie met elkaar daar waar de twee domeinen aan elkaar grenzen en vormen een translocatiekanaal voor de substraten en co-ionen. (translated by Hein Trip