Homöostase ist für Bakterien lebenswichtig
Kryo-Elektronenmikroskopische Strukturuntersuchung an einem bakteriellen Kaliumionen-Protonen-Symporter
a) KimA-Dimer von der Membran aus gesehen, wobei ein Monomer grau und das andere regenbogenförmig von blau (N-Terminus) bis rot (C-Terminus) eingefärbt ist. b) Schematische Darstellung der Topologie von KimA. Jedes KimA Monomer besteht aus zwölf Transmembranhelices, die in einem 5 + 5 umgekehrten Strukturrapport und zwei zusätzlichen, C-terminalen Transmembranhelices, die sich am Rand des Dimers befinden, angeordnet sind. Die letzte Transmembranhelix erstreckt sich bis ins Zytoplasma und positioniert die lösliche Domäne unterhalb der Transmembran-Domäne des zweiten Monomers. c) Die zytoplasmatische Domäne eines KimA-Monomers wird durch ein paralleles, fünfsträngiges β-Blatt gebildet, das von vier α-Helices sandwichartig umgeben ist und im Dimer ein durchgehendes 10-strängiges β-Faltblatt bildet. d) Seitenansicht und e) Draufsicht auf die Membrandomäne eines KimA-Monomers.
Die Forschungsgruppe unter der Leitung von Janet Vonck vom Max-Planck-Institut für Biophysik und Inga Hänelt von der Goethe-Universität Frankfurt untersuchte den K+/H+-Importer KimA, der zur KUP (K+ uptake permease) Familie gehört.
Mit Hilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie wurde die Struktur bis zu einer Auflösung von 3,7 Å bestimmt. Es ist die erste Strukturbestimmung eines KUP-Familienmitglieds. Von besonderem Interesse ist die Region, die Kaliumionen binden kann. Hier findet man konservierte Aminosäuren der KUP-Familie, die K+- und H+-Ionen binden können. Dies wurde durch Punktmutationen gezeigt. Man identifizierte drei Kaliumionen-Bindungsstellen in der Transmembranregion des Proteins: In der vorliegenden Struktur hat das KimA-Homodimer eine nach innen geschlossene, trans-inhibierte Konformation. Die Kryo-EM-Karte und das Modell wurden in der wwPDB mit den Zugangscodes EMD-10092 bzw. 6S3K hinterlegt.
