Stechiometrie transportu membránovým transportním proteinem MntH bakterie E. coli

Abstract

Rodina Nramp(Natural Resistance-Associated Macrophage Protein) zahrnuje proteiny, které zprostředkovávají symport dvojmocných kovových iontů spolu s protony do buňky. Kovové ionty mají v buněčném organismu velký význam, podílejí se na celé řadě důležitých vnitrobuněčných procesů. Proto jsme se studiem stechiometrie transportu bakteriálním proteinem MntH (Proton-dependent Manganese Transporter) z této rodiny snažili rozšířit naše znalosti o funkci a charakteristikách celé této rodiny. Zkoumáním divokého typu proteinu MntH a proteinu s mutací N401G, u které byly již dříve pozorovány funkční odchylky, jsme zjistili výrazný vliv vnějšího pH na stechiometrii transportu. Funkční rozdíly mezi divokým typem a proteinem s mutací N401G se projevily pouze v kyselejším vnějším pH. V experimentálních podmínkách, při nichž byl již dříve pozorován odpřažený tok protonů proteinem MntH, jsme zjistili, že vápník způsobuje nejen inhibici odpřaženého toku protonů tímto proteinem, ale i aktivaci spřaženého toku protonů. To může mít spojitost s tím, že se vápenaté ionty tímto proteinem také přenáší. Překvapivě však přidání vápenatých iontů ani změna vnějšího média nemají signifikantní vliv na hodnotu stechiometrie transportu divokým typem MntH ani proteinem s mutací N401G.

The Nramp family (Natural Resistance-Associated Macrophage Protein) includes secondary active transport proteins transporting divalent metal ions together with protons into a cell. Divalent metal ions play a major role in the cell metabolism and participate in many intracellular processes. We have studied bacterial Nramp ortholog - MntH (Proton-dependent Manganese Transporter), its transport stoichiometry and other functionally important characteristics. We have found that the external pH affected the transport stoichiometry. The functional differences between the wild type and the protein with mutation N401G appears only in lower external pH. Moreover, uncoupled proton flux mediated by MntH under specific experimental conditions is inhibited by calcium, whereas coupled proton flux increases after the addition of calcium ions. This can be connected to the fact that calcium is also transported by MntH. Surprisingly, the transport stoichiometry of neither the wild type nor the protein with mutation N401G is affected by the addition of calcium or the change of the external medium.