P형 ATPase

ATPase 칼슘, E2-Pi 상태
식별자
기호	E1-E2_ATPase
Pfam	PF00122
인터프로	IPR008250
프로사이트	PDOC00139
SCOP2	1su4 / SCOPe / SUPFAM
TCDB	3.A.3
OPM 슈퍼 패밀리	22
OPM단백질	3b9b
멤브라노메	224
사용 가능한 단백질 구조: Pfam 구조물/ECOD PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum 구조 요약

E-E₁₂ ATPases라고도 알려진 P형 ATPases는 박테리아, 고고학, 진핵생물에서 발견되는 진화와 관련된 이온 및 지질 펌프의 큰 그룹이다.^[1]P형 ATPases는 펌프 내에 보존된 주요 아스파레이트 잔류물의 자동(또는 자가) 인산화(Hence P) 촉진 능력과 그 에너지원인 아데노신 삼인산(ATP)을 기반으로 명명된 α-헬리컬 번들 1차 전달체다.또한 이들은 모두 E와₁ E로₂ 표시된 최소 두 개의 서로 다른 순응 사이에서 상호 변환되는 것으로 보인다.^[2] ATPases는 2016년 초 현재 20개의 다른 단백질 계열을 포함하는 P형 ATPase(P-ATPase) Superfamily(TC# 3.A.3)에 속한다.

이 트랜스포터의 대부분의 구성원은 바이오엠브레인의 비대칭적 성질을 유지하기 위해 인광물질을 플립하는 일에 관여하지만, 단, 하나의 하위 제품군인 플립페스(TC# 3.A.3.8)는 이 바이오엠브레인의 비대칭성을 유지하기 위해 인광물질을 플립하는 데 관여한다.

인간에게 있어서 P형 ATPases는 신경 충동, 근육의 이완, 신장의 분비 및 흡수, 장내의 영양분의 흡수 및 기타 생리학적 과정의 기초가 된다.P형 ATPases의 대표적인 예로는 식물과 균류의 나트륨-칼륨펌프(Na⁺/K-ATPase⁺), 프로토온-칼륨펌프(H⁺/K-ATPase⁺), 칼슘펌프(Ca-ATPase²⁺), 플라즈마막 양성자펌프(H-ATPase⁺) 등이 있다.

일반운송반응

P형 ATPases에 대한 일반화된 반응은 다음과 같다.

nLigand₁ (out) + mLigand₂ (in) + ATP → nLigand₁ (in) + mLigand₂ (out) + ADP + P_i.

여기서 리간드는 금속 이온 또는 인지질 분자일 수 있다.

디스커버리

처음 발견된 P형 ATPase는 노벨상 수상자인 옌스 크리스티안 스쿠가 1957년 고립시킨 Na⁺/K-ATPase이다⁺.^[3]Na⁺/K-ATPase는⁺ 크고 여전히 성장하는 단백질 계열의 첫 번째 멤버일 뿐이다(스위스-프로트 프로사이트 모티브 PS00154 참조).

구조

P형 ATPases의 단일 촉매 서브 유닛은 70 - 140 kDa이다.촉매 서브유닛은 ATP를 가수분해하며, 운반된 리간드를 위한 아스파릴 인산화 부위와 결합 부지를 포함하고 이온 수송을 촉매한다.P형 ATPas의 다양한 하위 패밀리는 적절한 기능을 위해 추가적인 하위 패밀리가 필요하다.P1A, P2A, P2C, P4 ATPases의 ATPase 복합체에는 촉매 활성도가 부족한 추가 서브유닛이 존재한다.예: Na⁺/K-ATPase의⁺ 촉매 알파 서브유닛은 이러한 펌프의 인신매매, 접기 및 조절에 관련된 베타 및 감마 두 개의 추가 서브유닛으로 구성된다.처음으로 결정화된 P형 ATPase는 성인토끼의 빠른 경련근육인 SERCA1a, Sarco(endo)[4]plasmic reticulum Ca-ATPase²⁺.SERCA1a의 구조가 P형 ATPAS의 슈퍼 패밀리를 대표한다는 것은 일반적으로 인정되고 있다.^[5]

P형 ATPas의 촉매 서브유닛은 세포질 단면과 운반된 리간드를 위한 결합 부위가 있는 투과체 단면으로 구성된다.세포질 부분은 단백질 질량의 절반 이상을 포함하는 P, N, A 도메인으로 지정된 세 개의 세포질 영역으로 구성된다.

막 단면

트랜섬브레인 구간(M 도메인)은 일반적으로 10개의 트랜섬브레인 나선형(M1-M10)을 가지고 있으며, 운반된 리간드를 위한 결합 부위는 빌레이어 중간 지점에 위치한다.대부분의 하위 가족은 10개의 트랜섬브레인 나선형을 가지고 있지만, 몇 가지 주목할 만한 예외도 있다.P1A ATPases는 7개, 중금속 펌프 P1B)의 대형 하위 제품군은 8개의 트랜섬브레인 나선형으로 예측된다.P5 ATPas에는 총 12개의 투과성 나선형(transmbrane 나선형)이 있는 것으로 보인다.

모든 P형 ATPas에 공통은 6개의 트랜섬브레인 스패닝 세그먼트('트랜스포트(T) 도메인; SERCA에서는 M1-M6라고도 함)의 핵심으로, 번역된 리간드에 대한 바인딩 사이트를 표시한다.리간드는 반쪽 채널을 통해 결합 부위로 들어가고 다른 반쪽 채널을 통해 막의 반대편에 남는다.

P형 ATPase 간에 차이가 있는 것은 2 - 6 사이의 하위 패밀리에 속하는 트랜섬브레인 스패닝 세그먼트('지원(S) 도메인'이라고도 함)의 추가 수입니다.추가 투과-세그먼트는 T 영역에 대한 구조적 지원을 제공할 가능성이 높고 전문화된 기능도 가질 수 있다.

인산화(P) 영역

P 영역은 반응 주기 동안 표준 아스파르산 잔류물 인산화(보존된 DKTGT 모티브에서 'D'는 아미노산 아스파르테이트의 한 글자 약어)를 포함한다.순서에 따라 크게 분리되어 있는 두 부분으로 구성되어 있다.이 두 부품은 8개의 짧은 관련 a-헬리크로 구성된 7-스트레이트 및 평행 β-시트로 조립되며, 로스만 접이식이다.

P형 ATPases에서 인산화용 중요 아미노산의 접힘 패턴과 위치는 시퀀스 호몰로학에서 예측한 헤로아시드 디할로겐나아제(HAD) 슈퍼 패밀리의 헤로아시드 디할로겐나아제 접힘 특성이 있다.HAD 슈퍼 패밀리는 S2_N 반응 메커니즘에 의한 아스파테이트 에스테르 형성의 공통 테마에서 기능한다.이 S2_N 반응은 ADP + AlF로₄⁻ SERCA의 해결된 구조에서 명확히 관찰된다.^[6]

뉴클레오티드 결합(N) 영역

N 도메인은 P 도메인을 인산화하는 기능을 하는 내장 단백질 키나제 역할을 한다.N 도메인은 P 도메인의 두 세그먼트 사이에 삽입되며, 두 나선형 번들 사이에 7-스트랜드 대타렐 β-시트(theet)로 구성된다.이 도메인에는 ATP 바인딩 포켓이 들어 있으며, P 도메인 근처의 용매 쪽을 가리킨다.

액추에이터(A) 영역

A 도메인은 인산화 P 도메인을 인산화하는 기능을 하는 내장 단백질 인산염의 역할을 한다.A 도메인은 세 개의 세포질 영역 중 가장 작다.그것은 왜곡된 젤리롤 구조와 두 개의 짧은 나선형으로 구성되어 있다.투과기 결합 부위에서 이송된 리간드의 폐색을 변조하는 액추에이터 영역이며, 세포질 영역에서 ATP의 가수분해로부터 투과기 영역 내 civation의 벡터적 전송으로 에너지를 전치하는 데 중심적이다.A 도메인은 젤리롤의 한쪽 끝에 위치한 보존도가 높은 TGES 모티브를 사용하여 반응 주기의 일부로 P 도메인을 탈인산화한다.

규제(R) 영역

P형 ATPase 제품군의 일부 구성원은 펌프에 추가적인 규정(R) 도메인을 퓨전하고 있다.중금속 P1B 펌프는 규제에 관련된 것으로 확인된 여러 개의 N- 및 C-단자 중금속 결합 영역을 가질 수 있다.P2B Ca²⁺ ATPases는 아미노-단자(식물) 또는 카르복시-단자(동물) 영역에 자동비토리 도메인을 가지고 있으며, Ca가 있는 경우²⁺ 단자 구속조건을 중화시켜 P2B ATPAS를 활성화한다.P3A 플라스마 멤브레인 양성자 펌프는 C-단자 규제 영역을 가지며, 비인산화 시 펌핑을 억제한다.

메커니즘

모든 P형 ATPas는 교통수단을 구동하기 위해 ATP로부터 파생된 에너지를 사용한다.이들은 반응 사이클에서 고 에너지 아스파릴-인산수 중간 물질을 형성하며, E와₁ E로₂ 표시된 최소 두 개의 서로 다른 순응 사이에서 상호 변환한다.E-E₁₂ 표기법은 Na⁺/K-ATPase에서⁺ 만들어진 효소 계열에 대한 초기 연구에서 유래하며, 여기서 나트륨 형태와 칼륨 형태는 각각 "사후 경보 체계"에서 E와₁ E로₂ 언급된다.E-E₁₂ 스키마가 효과가 있는 것으로 증명되었지만, 크게 두 가지 이상의 일치 상태가 존재한다.E-E₁₂ 표기법은 효소의 선택성을 강조한다.E에서₁ 펌프는 내보낸 기질에 대한 친화력이 높고, 가져온 기질에 대한 친화력이 낮다.E에서는₂ 수출 기질 친화력이 낮고 수입 기질 친화력이 높다.네 가지 주요 효소 상태는 반응 사이클에서 주춧돌을 형성한다.몇 개의 추가 반응 매개체가 개입하여 발생한다.이것들은 E₁~P, EP₂, E-P₂*, E₁/E라고₂ 불린다.^[7]

ATP 가수 분해는 영역 N과 P 사이의 인터페이스에서 세포질 헤드피스에서 발생한다.두 개의 Mg-ion 사이트가 활성 사이트의 일부를 형성한다.ATP 가수 분해는 40 transported 이상 떨어진 곳에서 A영역에 의해 막을 통해 운반된 리간드를 변환하는 것과 밀접하게 결합된다.

분류

Axelsen과 Palmgren이 1998년에 만든 159개의 시퀀스를 계통발생학적으로 분석한 결과, P형 ATPases를 5개의 하위 패밀리(유형, P1-P5로 지정됨)로 나눌 수 있으며, 매우 가변적인 N과 C 단자 영역을 제외한 보존된 시퀀스 커널을 엄격히 기준으로 할 수 있다고 제안하였다.^[8]Chan 외 연구진(2010)은 또한 완전한 게놈 염기서열 데이터를 이용할 수 있는 모든 주요 원핵생물에서 P형 ATPases를 분석하고 결과를 진핵생물 P형 ATPases와 비교했다.^[9]계통생성학적 분석은 이들이 격리된 유기체로부터 독립된 단백질을 분류했고, 에우박테리아, 고고아, 유카리오타 분리에 앞서 P형 ATPase 계열의 다변화가 발생했다는 것을 보여주었다.이것은 스트레스 조건 하에서 세포 생존을 위한 이 단백질 계열의 중요성을 강조한다.^[8]

P1 ATPases

P1 ATPases(또는 타입 I ATPases)는 전환/헤비메탈 ATPases로 구성된다.위상학 I형(헤비메탈) P형 ATPases는 원핵생물에서 우세하다(약 10배).^[10]

P1A ATPases(칼륨 펌프)

P1A ATPases(또는 타입 IA)는 K 가져오기⁺(TC# 3.A.3.7)에 관여한다.그것들은 비정형 P형 ATPases로, 다른 P형 ATPas와는 달리, 실제⁺ K 전송이 단지 내 다른 하위 구성요소에 의해 매개되는 이질적 복합체(KdpFABC라 한다)의 일부로서 기능하기 때문이다.

P1B ATPases(중금속 펌프)

P1B ATPases(또는 타입 IB ATPases)는 부드러운 Lewis산의 운송에 관여한다.Cu⁺, Ag⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺ 및 Co²⁺(TC#s 3.A.3.5 및 3.A.3.6)그것들은 다양한 유기체에서 금속 저항과 금속 동점근성의 핵심 요소들이다.

Cu-ATPASes의⁺ Transmbrane metal binding site(TM-MBS)에 대한 금속 결합은 효소 인산화 및 후속 운송에 필요하다.그러나 Cu는⁺ Cu-ATPASes에⁺ 자유(수화물) 형태로 접근하지 않고 샤페론 단백질과 결합된다.해당 Cu-ATPase인⁺ CopA⁺(TC# 3.A.3.5.7 참조)에 Cu를⁺ Atpase인 CopA(TC# 3.A.3.5.30)로 인도하는 것이 연구되었다.^[11]CopZ는 상호 작용하여 코파(MBD)의 N단자 금속 결합 영역으로 금속을 전달하였다.금속 기증자 역할을 하는 Cu⁺ 로딩된 MBD는 CopA를 활성화할 수 없거나 MBD가 부족한 잘린 CopA를 활성화할 수 없었다. 반대로 Cu⁺ 로딩된 CopZ는 CopA ATPase와 CopA 구조를 활성화하여 CoPA를⁺ 결합할 수 없게 하였다.더욱이, 비턴오버 조건 하에서, CopZ는 MBD가 전혀 없는 CopA의 TM-MBS로 Cu를⁺ 이전했다.따라서 MBD는 금속 운송에 직접 참여하지 않고 규제 기능을 제공할 수 있으며, 샤퍼론은 Cu-ATPAS의⁺ 전송 현장에 Cu를⁺ 직접 전달한다.^[11]우 외(2008) 관형 결정의 극저전자기 현미경 검사를 통해 아르케오글로부스 풀기두스로부터 Cu(CopA) 펌프의 두 구성물의 구조를 결정하였으며, 이는 분자의 전체적인 구조와 영역 구성을 밝혔다.이들은 ATP 가수분해를 이용해 전송 주기를 추진하는 세포질 영역 내에 N단자 MBD를 지역화하고 기존 결정학적 구조를 코파용 극저온 현미경 지도에 끼워 사이비 원자 모델을 구축했다.결과는 또한 유사하게 MBD에 대한 Cu 의존적 규제 역할을 제안했다.^[12]

아르케오글로부스 풀기두스 코파(TC# 3.A.3.5.7)에서 나선 6, 7 및 8의 불변성 잔류물은 두 개의 투과금속 결합 부위(TM-MBS)를 형성한다.이러한 결합은 삼각 평면⁺ 기하학에서 높은 친화력으로 Cu를 결합한다.세포질 Cu⁺ chaperone CopZ는 금속을 TM-MBS에 직접 전달하지만, TM-MBS를 두 개 모두 로드하려면 효소에 뉴클레오티드를 결합해야 한다.P형 ATPases의 고전적인 수송 메커니즘과 일치하여, 세포질 Cu에⁺ 의한 두 투과체 부위의 점유는 효소 인산화 및 후속적으로 세포질 또는 세포외 환경으로의 수송을 위한 요건이다.운송 연구는 비록 다양한 생리학적 역할에 따라 운송 속도는 상당히 다르지만 대부분의 Cu-ATPases가⁺ 세포질 Cu⁺ 유출을 촉진한다는 것을 보여주었다.대장균 코파처럼 Cu⁺ 허용오차를 담당하는 전형적인 Cu-efflux⁺ 펌프는 큐프로틴 조립체(또는 대체 기능)에 관련된 펌프보다 교체율이 10배 높다.이것은 후자 집단이 높은 구리 환경에서 생존에 필요한 금속 유출에 현저하게 기여할 수 없다는 것을 설명한다.구리 수송 P형 ATPase 함수의 구조 및 기계론적 세부사항이 설명되어 있다.^[13]

P2 ATPases

P2 ATPas(또는 타입 II ATPases)는 4개의 그룹으로 나뉜다.위상학 타입 II ATPases(Na⁺, K⁺, H Ca⁺²⁺, Mg²⁺ 및 인광분자 전용)는 진핵생물(약 2배)에서 우세하다.^[10]

P2A ATPases(칼슘 펌프)

P2A ATPases(또는 타입 IIA ATPases)는 Ca를²⁺ 운송하는 Ca²⁺ ATPases이다.P2A ATPases는 두 그룹으로 나뉜다.첫 번째 그룹의 멤버는 사르코/종말형 망막 Ca-ATPAS²⁺(SERCA라고도 한다)라고 불린다.이 펌프에는 두 개의 Ca²⁺ 이온 결합 부위가 있으며 단일 트랜스 메모리 스패닝 세그먼트(예: 인산염반 및 사르콜리핀)를 가진 억제 부속 단백질에 의해 조절되는 경우가 많다.세포에서 그것들은 사코플라스믹 또는 종말형 망막에 위치한다.SERCA1a는 IIA형 펌프다.P2A ATPases의 두 번째 그룹을 비밀 경로 Ca-ATPases²⁺(SPCA라고도 한다)라고 한다.이 펌프들은 단일 Ca²⁺ 이온 결합 부지를 가지고 있으며 분비물인 음소(동물) 또는 황극막(풍기)에 위치한다.(TC# 3.A.3.2)

Sarcoplasimc/endopplasmic reticulum ATP 구동 칼슘 펌프의 결정 구조는 RCSB에서 확인할 수 있다.^[14]

SERCA1a는 두 개의 Ca-binding²⁺ 부위가 있는 세포질 부분과 투과성 부분으로 구성된다.세포질 부분은 단백질 질량의 절반 이상을 포함하는 P, N, A 도메인으로 지정된 세 개의 세포질 영역으로 구성된다.투과형 부분에는 10개의 투과형 나선(M1-M10)이 있으며, 두 개의 Ca-binding²⁺ 부위는 빌레이어 중간점 근처에 위치한다.결합 부위는 M4, M5, M6, M8의 측면 체인과 백본 카보닐로 형성된다. M4는 보존된 프로라인(P308)으로 인해 이 지역에서 해제된다.M4의 이러한 상각은 P형 ATPases의 주요 구조특성으로 인식된다.

구조는²⁺ Ca 바인딩이 서로 상대적인 세 가지 세포질 영역 모두에서 주요한 변화를 유발한다는 것을 보여주는 Ca²⁺ ATPase의 E₁ 및 E 상태₂ 모두에 사용할 수 있다.^[15]

SERCA1a의 경우, ATP로부터의 에너지는 세포질 쪽에서 사코플라스마성 망막의 루멘으로 2 Caion을²⁺ 운반하고, 1-3개의 양성자를 세포질 속으로 역전달하는 데 사용된다.E₁/E₂ 상태에서 시작하여, 효소가 세포질 카온과²⁺ 교환하여 양이온 잔류물로부터 1-3개의 양성자를 방출하면서 반응 주기가 시작된다.이것은 A 도메인이 바운드된 N 도메인과 P 도메인 사이의 인산화 사이트의 조립으로 이어지는 반면, A 도메인은 바운드된 Ca의²⁺ 폐색을 지시한다.이 막힌 상태에서 Ca²⁺ 이온은 막의 어느 한쪽에 접근하지 못하는 단백질의 환경에 매장된다.CaE₂₁~P 상태는 키나아제 반응을 통해 형성되며, 여기서 P 도메인이 인산화되어 ADP가 생성된다.β-인산염 결합의 갈라짐은 ADP로부터 감마-인산염을 방출하고 P 도메인에서 N 도메인을 방출한다.

그러면 A 도메인이 인산염 사이트 쪽으로 회전할 수 있게 되어 P 도메인 및 N 도메인 둘 다와 확실한 관계를 맺게 된다.A 도메인의 이러한 움직임은 M3-M4를 아래로 밀게 하고 M1-M2를 끌게 하여 펌프를 내강 쪽에서 열게 하고 EP₂ 상태를 형성한다.이 전환 과정에서 투과성 Ca-binding²⁺ 잔여물이 강제 분리되어 고선호성 결합 부위가 파괴된다.이는 일반 모델 형태 기판 변환과 일치하며, 1차 운송의 에너지가 기판을 결합하는 데 사용되는 것이 아니라 매립된 카운터 이온에서 다시 방출하는 데 사용됨을 보여준다.동시에 N 도메인은 뉴클레오티드 바인딩 현장에서 ATP 교환을 위해 준비된 세포솔에 노출된다.

Ca가²⁺ 발광측과 분리됨에 따라, 양이온 결합 부위는 양성자 결합에 의해 중화되며, 이는 트랜스템브레인 세그먼트의 폐쇄를 유리하게 만든다.이 폐쇄는 A 도메인의 하향 회전 및 P 도메인의 이동과 결합되어 E-P₂* 폐쇄 상태로 이어진다.한편 N 도메인은 ATP를 위해 ADP를 교환한다.

P영역은 A영역에 의해 탈인산화되며, 새로 결합한 ATP에 자극을 받아 효소에서 인산염이 분비되면 사이클이 완료되는 반면, 세포질 경로가 열려 두 개의 새로운²⁺ Ca 이온과 양성자를 교환한다.^[7]

쉬 외 연구진은 Ca²⁺ 바인딩이 어떻게 막 영역(M)의 TMS 4와 5의 순응적 변화를 유도하여 인산화 영역(P)의 회전을 유도하는지를 제안했다.^[15]뉴클레오티드 결합(N)과 β-시트(β) 영역은 이동성이 뛰어나며, N은 P에 유연하게 연결되고, β는 M에 유연하게 연결된다.Ca²⁺ 펌프의 구조에 기초하여 진균⁺ H ATPase의 모델링은 ATP를 인산염 현장에 전달하기 위해 P에 비해 N의 70º 회전을 제안하였다.^[16]

한 보고서는 이 SR(Sarcoplasmic reticulum, SR²⁺) Ca ATPase가 동음이의어라고 시사한다.^[17]

결정 구조는 Ca-ATPase의²⁺ 보존된 TGES 루프가 CaE₂₁ 상태에서 격리되지만 E 상태의₂ 촉매 부지에 삽입된다는 것을 보여주었다.^[18]안토니센 외(2006)은 TGES 루프 잔류물 보존을 위해 변형된 돌연변이에서 인광 아날로그 BeF, AlF, MgF 및 바나데이트의 결합과 전송 주기의 부분 반응 단계의 동적 특성을 특징으로 한다.이 데이터는₂ EP → E₂ 탈인산화에 관련된 물 분자를 활성화하는 Glu의¹⁸³ 역할을 뒷받침하는 기능적 증거를 제공하고 촉매 부위의 루프 삽입 제어 및 촉진에 TGES 루프의 측면 사슬이 직접 참여하는 것을 제안한다.또한 TGES 루프의 상호작용은 E₂ → CaE₂₁ 전환 중에 촉매 부위에서 쉽게 분리되는 것으로 보인다.^[18]

Calcium ATPase의 Crystal Structures of Calcium ATPase는 RCSB에서 제공되며 PDB: 4AQR, 2L1W, 2M7E, 2M73 등이 포함된다.^[19]

P2B ATPases(칼슘 펌프)

P2B(또는 타입 IIB ATPases)는 Ca를²⁺ 운송하는 Ca²⁺ ATPases이다.이러한 펌프에는 단일 Ca²⁺ 이온 결합 부위가 있으며 펌프 단백질의 카르복시-단자(동물) 또는 아미노-단자(식물) 끝에 위치한 자동 내장 영역으로 Calmodulin을 결합하여 조절된다.세포 내에서는 플라즈마 막(동물과 식물)과 내부 막(식물)에 위치한다.동물의 플라즈마막 Ca-ATPase²⁺(PMCA라고도 함)는 P2B ATPase(TC# 3.A.3.2)이다.

P2C ATPases(소듐/칼륨 및 양성자/칼륨 펌프)

P2C ATPases(또는 타입 IIC)는 동물 세포로부터 밀접하게 관련된 Na⁺/K⁺ 및 H⁺/K⁺ ATPases를 포함한다. (TC# 3.A.3.1)

돼지 신장 Na⁺/K-ATPase의⁺ 3.5 å 분해능에서 X선 결정 구조는 α-하위 장치의 투과체 부분에서 2개의 루비듐 이온을 폐쇄된 상태로 결합하여 결정되었다.^[20]Na⁺/K-ATPase에서⁺ 루비듐/칼륨 폐색을 위한 공동체를 형성하는 몇 개의 잔류물은 사르코(endo)플라스믹 레티쿨럼의 Ca-ATPase²⁺ 내 결합 칼슘과 균일하다.α-하위 장치의 카복시 종단부는 투과성 나선 사이의 주머니 안에 들어 있으며, 막 전위의 영향을 받을 수 있는 나트륨 친화력을 제어하는 새로운 규제 요소인 것 같다.

Crystal Structures는 RCSB로 제공되며 PDB: 4RES, 4RET, 3WGU, 3WGV 등이 포함된다.^[21]

P2D ATPases(소듐 펌프)

P2D ATPases(또는 타입 IID)에는 곰팡이와 이끼에서 발견된 ATPAS를 수출하는 소수의 Na⁺(및⁺ K)가 포함된다. (Fungal K⁺ 트랜스포터, TC# 3.A.3.9)

P3 ATPases

P3 ATPas(또는 타입 III ATPas)는 두 그룹으로 나뉜다.

P3A ATPases(프로톤 펌프)

P3A ATPases(또는 타입 IIIA)는 원핵생물, 원생자, 식물 및 곰팡이로부터 나온 혈장막 H-ATPases를⁺ 포함한다.

플라즈마 막 H-ATPase는⁺ 식물과 효모가 가장 잘 특징이다.세포내 pH와 투과전위성을 유지한다.^[22]10개의 트랜섬브레인 나선형과 3개의 세포질 영역은 플라즈마 막을 가로지르는 ATP 결합 양성자 수송의 기능 단위를 정의하고 있으며, 구조물은 이전에 P형 ATPAS에서 관찰되지 않았던 기능 상태로 잠겨 있다.투과된 영역은 보존된 친수성과 충전된 잔여물이 줄지어 있는 막면의 중간 근처에 있는 물로 채워질 가능성이 있는 큰 충치를 드러낸다.높은 막 전위에 대한 양성자 수송은 이 구조 배열에 의해 쉽게 설명된다.^[23]

P3B ATPases(마그네슘 펌프)

P3B ATPAS(또는 타입 IIIB)는 유박테리아와 식물에서 발견된 Mg-ATPAS로²⁺ 추정된다.곰팡이 H⁺ 전달체(TC# 3.A.3.3) 및 Mg²⁺(TC# 3.A.3.4)

P4 ATPases(인산성 플리페스)

P4 ATPases(또는 타입 IV ATPases)는 인산염, 인산염, 인산염, 인산염과 같은 ^[24]인산염의 수송에 관여하는 전립선이다.^[25]

P5 ATPAS

P5 ATPas(또는 타입 V ATPases)는 알 수 없는 특수성을 가지고 있다.이 큰 그룹은 진핵생물에서만 발견되며 더 나아가 두 그룹으로 나뉜다.

P5A ATPases

P5A ATPases(또는 타입 VA)는 소포체 망막 내 동종 요법 규제에 관여한다.^[26]

P5B ATPAS

P5B ATPas(또는 타입 VB)는 동물의 라이소솜 막에서 발견된다.이 펌프들의 돌연변이는 다양한 신경학적 질병과 연관되어 있다.^[27][28]

추가 계통학적 분류

위에 열거한 P형 ATPases의 하위 패밀리와 더불어, 기능을 알 수 없는 몇몇 원핵가족이 확인되었다.^[29]트랜스포터 분류 데이터베이스는 2016년 초 현재 20가족으로 구성된 P-ATPase 슈퍼 패밀리의 대표 명단을 제공한다.P-ATPase 슈퍼 패밀리의 구성원들은 박테리아, 고고학, 진핵생물에서 발견된다.계통생성 트리의 군집화는 일반적으로 운반된 이온의 특수성에 따른다.

진핵생물에서는 플라즈마막이나 내포체성 망막 안에 존재한다.원핵생물에서는 세포질막으로 국부화되어 있다.

26종의 진핵종에서 나온 P형 ATPases는 나중에 분석되었다.^[10][30]

Chan 외 연구진, (2010)은 Prokaryotes의 P형 ATPase Superfamily에 대해 동등하지만 보다 광범위한 분석을 실시하여 Eukaryotes의 것과 비교하였다.어떤 집단은 두 종류의 유기체로 표현되지만, 다른 집단은 다른 유형 중 하나에서만 발견된다.원핵종 P형 ATPases의 주요 기능은 환경 스트레스 조건으로부터 보호되는 것으로 보인다.P형 ATPase 계열의 약 절반만이 기능적으로 특징지어진다.^[29]

수평유전자전달

Many P-type ATPase families are found exclusively in prokaryotes (e.g. Kdp-type K⁺ uptake ATPases (type III) and all prokaryotic functionally uncharacterized P-type ATPase (FUPA) families), while others are restricted to eukaryotes (e.g. phospholipid flippases and all 13 eukaryotic FUPA families).^[10]수평 유전자 전달은 박테리아와 고고학 사이에서 빈번하게 발생했는데, 이 효소의 분포는 비슷하지만 대부분의 진핵 왕국들 사이에서는 드물고 진핵생물들과 원핵생물들 사이에서는 더욱 드물다.일부 박테리아 필라(예: 박테로이드제, 플라보박테리아, 후소박테리아)에서는 ATPase 유전자의 득실 및 수평 전달은 대부분의 다른 박테리아 필라와 대조적으로 거의 발생하지 않았다.일부 가족(예: Kdp형 ATPases)은 다단위 특성 때문에 다른 친핵 가족보다 수평 유전자 전달이 훨씬 적었다.기능적 모티브는 유기체 라인에 비해 가족 라인에 걸쳐 보존이 잘 되어 있으며, 이러한 모티브는 가족마다 다를 수 있어 기능적 예측이 용이하다.어떤 경우에는 유전자 융합 사건으로 인해 규제 촉매 효소와 공칭적으로 연결된 P형 ATPas가 생성되기도 했다.한 패밀리(FUPA Family 24)에서 타입 I ATPase 유전자(N-terminal)가 타입 II ATPase 유전자(C-terminal)에 융합되어 후자에 대해서만 기능이 유지된다.게놈 최소화는 P형 ATPase 유전자의 우선적 상실로 이어졌다.Chan 외 연구진(2010)은 원핵생물 및 일부 단세포 eukaryotes에서 P형 ATPas의 1차적 기능은 극단적인 환경 스트레스 조건으로부터 보호하는 것이라고 제안했다.알 수 없는 기능의 P형 ATPases를 계통발생학 계열로 분류하면 향후 분자생물학 연구에 대한 지침이 된다.^[9]

인간유전자

P형 ATPases 또는 P형 ATPase 유사 단백질을 인코딩하는 인간 유전자는 다음과 같다.

• P1B: Cu⁺⁺ ATPase: ATP7A, ATP7B
• P2A: SERCA Ca²⁺ ATPase: ATP2A1, ATP2A2, ATP2A3
• P2A: 비밀 경로 Ca-ATPase²⁺: ATP2C1, ATP2C2
• P2B: Ca²⁺ ATPase: ATP2B1, ATP2B2, ATP2B3, ATP2B4
• P2C: Na⁺/K⁺ ATPase: ATP1A1, ATP1A2, ATP1A3, ATP1A4, ATP1B1, ATP1B2, ATP1B3, ATP1B4
• P2C: H⁺/K⁺ ATPase, 위: ATP4A;
• P2C: H⁺/K⁺ ATPase, 비균형: ATP12A을
• P4: Flippase: ATP8A1, ATP8B1, ATP8B2, ATP8B3, ATP8B4, ATP9A, ATP9B, ATP10A, ATP10B, ATP10D, ATP11A, ATP11B, ATP11C
• P5: ATP13A1, ATP13A2, ATP13A3, ATP13A4, ATP13A5

참고 항목

• H⁺/ K⁺-ATPase
• Na⁺/ K⁺-ATPase
• 플라즈마 막 H-ATPase⁺
• Sarco/종말형 망막 Ca-ATPase²⁺

참조