構造生物学：ベタイン輸送体BetPの非対称なコンホメーションを持つ三量体で見られる交互アクセス機構

ベタインとNa⁺の共輸送については、Corynebacterium glutamicum由来で浸透圧により調節される輸送体BetPで広く研究されている。BetPはベタイン/コリン/カルニチン輸送体ファミリーの一員で、このファミリーは逆方向の2つの反復構造からなる保存されたLeuT様折りたたみを共有している。BetPは、浸透圧を感知するC末端ドメインにより、高浸透圧ストレスの尺度となる細胞質K⁺濃度を検知することで、その輸送活性を調節している。BetPは、各プロトマー間の情報伝達のために、いくつかの三量体内相互作用部位を介して三量体状態をとる必要がある。最近、内向きのBetP三量体の結晶構造が報告されて、分子レベルの活性調節の解明を進めるのに役立った。今回我々は、これまで知られていなかった結晶構造について報告する。これによって、コンホメーションが非対称な2つのBetP三量体が明らかになり、3つの異なる輸送状態がとらえられた。我々は、全部で4つの新規なコンホメーション、すなわち外向きで開いたアポ状態、外向きで閉じたアポ状態、および閉じた2つの遷移状態を一度に観察した。遷移状態の1つは、ベタインと複合体を形成したもの、もう1つは基質を含まないものである。これらの新たな構造に基づいて、我々はBetPの分子輸送機構の基礎となる、局所的また全体的なコンホメーション変化を明らかにした。これらには、ほかのナトリウム共役型LeuT様折りたたみ輸送体で観察された構造変化と似ている部分もあるが、ベタインの浸透圧的性質、排他的な基質特異性、およびBetPの調節性に起因すると我々が考える相異が見られる。

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