Asymmetric drug binding in an ATP-loaded inward-facing state of an ABC transporter.
Asymmetric drug binding in an ATP-loaded inward-facing state of an ABC transporter.
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DOI：
10.1038/s41589-021-00936-x
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发表时间：
2022-03
影响因子：
14.8
通讯作者：
Tomasiak, Thomas M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Thaker, Tarjani M.;Mishra, Smriti;Zhou, Wenchang;Mohan, Michael;Tang, Qingyu;Faraldo-Gomez, Jose D.;Mchaourab, Hassane S.;Tomasiak, Thomas M.
atp结合盒（ABC）转运体的底物外排在多药耐药中起主要作用，需要转运体中间体之间atp驱动的相互转化。尽管最近在结构阐明方面取得了进展，但许多中间体尚未被可视化和机械解释。在这里，我们结合低温电子显微镜（cro - em），双电子-电子共振光谱和分子动力学模拟来分析以前未观察到的BmrCD中间体，这是一种来自枯草芽孢杆菌的异二聚体多药ABC出口物。在我们的低温电镜结构中，atp结合的BmrCD采用内向的结构，其中两个底物Hoechst-33342分子具有显著的不对称首尾排列。覆盖底物结合腔的胞外结构域的缺失或hoechst配位残基的突变取消了ATP水解的协同刺激。总之，我们的发现支持了ABC转运蛋白构象周期中核苷酸结合和跨膜结构域对称性失配的机制作用，这对于合理设计靶向ABC转运蛋白抑制分子具有重要意义。
Substrate efflux by ATP-binding cassette (ABC) transporters, which play a major role in multidrug resistance, entails the ATP-powered interconversion between transporter intermediates. Despite recent progress in structure elucidation, a number of intermediates have yet to be visualized and mechanistically interpreted. Here, we combine cryogenic-electron microscopy (cryo-EM), double electron–electron resonance spectroscopy and molecular dynamics simulations to profile a previously unobserved intermediate of BmrCD, a heterodimeric multidrug ABC exporter from Bacillus subtilis. In our cryo-EM structure, ATP-bound BmrCD adopts an inward-facing architecture featuring two molecules of the substrate Hoechst-33342 in a striking asymmetric head-to-tail arrangement. Deletion of the extracellular domain capping the substrate-binding chamber or mutation of Hoechst-coordinating residues abrogates cooperative stimulation of ATP hydrolysis. Together, our findings support a mechanistic role for symmetry mismatch between the nucleotide binding and the transmembrane domains in the conformational cycle of ABC transporters and is of notable importance for rational design of molecules for targeted ABC transporter inhibition.
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影响因子：
48
作者：
Barad BA;Echols N;Wang RY;Cheng Y;DiMaio F;Adams PD;Fraser JS
通讯作者：
Fraser JS
DOI：
10.1085/jgp.201711954
发表时间：
2021-11-01
期刊：
The Journal of general physiology
影响因子：
--
作者：
Hustedt EJ;Stein RA;Mchaourab HS
通讯作者：
Mchaourab HS
DOI：
10.1107/s0907444904019158
发表时间：
2004-12-01
影响因子：
2.2
作者：
Emsley, P;Cowtan, K
通讯作者：
Cowtan, K
影响因子：
5.5
作者：
Best, Robert B.;Zhu, Xiao;Shim, Jihyun;Lopes, Pedro E. M.;Mittal, Jeetain;Feig, Michael;MacKerell, Alexander D., Jr.
通讯作者：
MacKerell, Alexander D., Jr.
DOI：
10.1073/pnas.94.20.10594
发表时间：
1997-09-30
影响因子：
11.1
作者：
Dey, S;Ramachandra, M;Ambudkar, SV
通讯作者：
Ambudkar, SV