NhaP型カチオンプロトンアンチポーターの生理的・構造的・機能的解析

Physiological, Structural, and Functional Analysis of the Paralogous Cation-Proton Antiporters of NhaP Type from .

• Muntahi Mourin
• Alvan Wai
• Joe O'Neil
• Georg Hausner
• Pavel Dibrov

抄録

NhaP 型の膜貫通型 K/H アンチポーター（Vc-NhaP1, 2, 3）は、細胞質における K ホメオスタシスの維持に重要な役割を果たしている。このことから、Vc-NhaP123基、特にその主要成分であるVc-NhaP2は、NhaPを発現する他の病原体を標的とした新規抗菌薬開発のための有望なターゲットである可能性が示唆された。Vc-NhaP2のインシリコ構造モデリング、分子動力学シミュレーション、および広範な変異誘発研究に基づいて、Vc-NhaP2のイオン起電モジュールは以下の2つの機能領域から構成されていることが示唆される。(i)膜の中央で互いに交差する2つの膜貫通セグメント(TMSs V/XII)が反平行に折り畳まれた領域によって形成される陽イオン結合ポケット(NhaAフォールド)と、(ii)イオン選択性を決定するアミノ酸のクラスターである。

The transmembrane K/H antiporters of NhaP type of (Vc-NhaP1, 2, and 3) are critical for maintenance of K homeostasis in the cytoplasm. The entire functional NhaP group is indispensable for the survival of at low pHs suggesting their possible role in the acid tolerance response (ATR) of . Our findings suggest that the Vc-NhaP123 group, and especially its major component, Vc-NhaP2, might be a promising target for the development of novel antimicrobials by narrowly targeting and other NhaP-expressing pathogens. On the basis of Vc-NhaP2 in silico structure modeling, Molecular Dynamics Simulations, and extensive mutagenesis studies, we suggest that the ion-motive module of Vc-NhaP2 is comprised of two functional regions: (i) a putative cation-binding pocket that is formed by antiparallel unfolded regions of two transmembrane segments (TMSs V/XII) crossing each other in the middle of the membrane, known as the NhaA fold; and (ii) a cluster of amino acids determining the ion selectivity.