Wie kommt der Zucker in die Zelle?

Anbieter zum Thema

Technische Universität München Corporate Comm. Center

Die neu aufgeklärte Struktur von ChbC hilft den Wissenschaftler nun, einen in Bakterien sehr wichtigen Weg des Zuckertransports in die Zelle besser zu verstehen: Das sogenannte „Phosphotransferasesystem“ (PTS). Bei diesem Transportweg wird das Zuckermolekül während des Transports in die Zelle mit einem Phosphatrest modifiziert. Diese Modifizierung ist zum einen der erste Schritt für die spätere Energiegewinnung aus dem Zucker, zum anderen verhindert sie, dass das Zuckermolekül einfach wieder aus der Zelle austritt. Phosphotransferasesysteme kommen in sehr vielen Bakterienarten vor und beeinflussen eine Vielzahl an zellulären Stoffwechselwegen. Sie sind daher ein gutes potentielles Angriffsziel für Antibiotika.

Exemplarischer Transportmechanismus

Die Struktur von ChbC zeigt beispielhaft, wie solche Transportsysteme funktionieren könnten: Die Region von ChbC, die das zu transportierende Zuckermolekül bindet, ähnelt in ihrer Struktur der eines anderen Transporters, der nicht mit ChbC verwandt ist und dessen Transportmechanismus bereits besser erforscht wurde: Dem Protein GltPh. Die Idee: Der Transportmechanismus von ChbC könnte ähnlich funktionieren wie bei GltPh. Zuvor war der genaue Transportmechanismus von Phosphotransferasesystemen unbekannt.

Nun vermuten die Wissenschaftler, dass der Zuckertransport bei ChbC in drei Schritten verläuft. Im ersten, „nach Außen offenen“ Zustand, bindet das Protein den zu transportierenden Zucker. Dann klappt die Region, an der der Zucker hängt, in einen Zwischenzustand um, der näher an der Innenseite der Zellmembran liegt, aber noch nicht mit dem Zellinneren in Kontakt steht. Im letzten Stadium schließlich kann der Zucker nun modifiziert und ins Zellinnere entlassen werden. Für die Bewegung von einem Zustand in den nächsten könnte eine einzelne Transportdomäne verantwortlich sein, die sich relativ zum feststehenden Rest des Proteins bewegt.

Originalpublikation: Crystal structure of a phosphorylation-coupled saccharide transporter. Yu Cao, Xiangshu Jin, Elena J. Levin, Hua Huang, Yinong Zong, Matthias Quick, Jun Weng, Yaping Pan, James Love, Marco Punta, Burkhard Rost, Wayne A. Hendrickson, Jonathan A. Javitch, Kanagalaghatta R. Rajashankar, Ming Zhou; Nature, Onlineveröffentlichung, 06.04.2011 http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature09939.html?WT.ec_id=NATURE-20110407

(ID:26626510)

Membranproteine

Wie kommt der Zucker in die Zelle?

Exemplarischer Transportmechanismus