Asc1/CD98hc es el único transportador heteromérico de aminoácidos neutros capaz de funcionar por difusión facilitada y de transportar el neurotransmisor glicina y el agonista de receptores NMDA de glutamato D-serina, siendo así una proteína clave en procesos esenciales del sistema nervioso central. Aquí, investigadores del IRB Barcelona y CNIO han desvelado la estructura de alta resolución (3.4-3.8 Å) de Asc1/CD98hc por Crio-Microscopía Electrónica y, mediante ensayos funcionales y simulaciones computacionales, han elucidado algunos de los determinantes estructurales que soportan los mecanismos de transportes únicos de este transportador de aminoácidos.
Resumen
Recent cryoEM studies elucidated details of the structural basis for the substrate selectivity and translocation of heteromeric amino acid transporters. However, Asc1/CD98hc is the only neutral heteromeric amino acid transporter that can function through facilitated diffusion, and the only one that efficiently transports glycine and D-serine, and thus has a regulatory role in the central nervous system. Here we use cryoEM, ligand-binding simulations, mutagenesis, transport assays, and molecular dynamics to define human Asc1/CD98hc determinants for substrate specificity and gain insights into the mechanisms that govern substrate translocation by exchange and facilitated diffusion. The cryoEM structure of Asc1/CD98hc is determined at 3.4-3.8 Å resolution, revealing an inward-facing semi-occluded conformation. We find that Ser 246 and Tyr 333 are essential for Asc1/CD98hc substrate selectivity and for the exchange and facilitated diffusion modes of transport. Taken together, these results reveal the structural bases for ligand binding and transport features specific to human Asc1.
junio 2024
Sobre el grupo investigador
El estudio se ha realizado en el marco de una colaboración entre los laboratorios del Prof. Manuel Palacín y del Prof. Óscar Llorca, financiada principalmente por la Fundación LaCaixa y el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades. En el laboratorio de Manuel Palacín con dilatada experiencia en transportadores de aminoácidos, el estudiante de doctorado Josep Rullo-Tubau, bajo la tutela de Manuel Palacín y el Dr. Ekaitz Errasti-Murugarren, puso a punto la producción del transportador purificado y ha realizado los estudios funcionales que han diseccionado sus mecanismos moleculares de transporte. El laboratorio de Óscar Llorca es experto en la determinación de estructuras de proteínas mediante Crio-Microscopía Electrónica, y la Dra. María Martínez-Molledo, bajo la supervisión de Óscar Llorca, ha realizado los trabajos de Crio-Microscopía Electrónica y procesamiento digital de imágenes ha construido el modelo atómico de Asc1/CD98hc. Los grupos del Prof. Victor Guallar y la Drª Lucía Díaz han contribuido con análisis de docking de sustratos y dinámica molecular. El grupo del Dr Rafael Artuch ha determinado contenido intracelular de aminoácidos, y la Drª Camille Stephan-Otto Attolini ha realizado el estudio estadístico de los datos.
Referencia del artículo
Rullo-Tubau, J.#; Martinez-Molledo, M.#; Bartoccioni, P.; Puch-Giner, I.; Arias, A.; Saen-Oon, S.; Stephan-Otto Attolini, S.; Artuch, R.; Díaz, L., Guallar, V.; Errasti-Murugarren, E.*; Palacín, M.*; Llorca, O.* Nat Commun. 2024, 15, 2986
https://doi.org/10.1038/s41467-024-47385-3
