The Molecular Mechanism of Ion-Dependent Gating in Secondary Transporters
Notice bibliographique
Résumé
LeuT-like fold Na-dependent secondary active transporters form a large family of integral membrane proteins that transport various substrates against their concentration gradient across lipid membranes, using the free energy stored in the downhill concentration gradient of sodium ions. These transporters play an active role in synaptic transmission, the delivery of key nutrients, and the maintenance of osmotic pressure inside the cell. It is generally believed that binding of an ion and/or a substrate drives the conformational dynamics of the transporter. However, the exact mechanism for converting ion binding into useful work has yet to be established. Using a multi-dimensional path sampling (string-method) followed by all-atom free energy simulations, we established the principal thermodynamic and kinetic components governing the ion-dependent conformational dynamics of a LeuT-like fold transporter, the sodium/benzyl-hydantoin symporter Mhp1, for an entire conformational cycle. We found that inward-facing and outward-facing states of Mhp1 display nearly the same free energies with an ion absent from the Na2 site conserved across the LeuT-like fold transporters. The barrier separating an apo-state from inward-facing or outward-facing states of the transporter is very low, suggesting stochastic gating in the absence of ion/substrate bound. In contrast, the binding of a Na2 ion shifts the free energy stabilizing the outward-facing state and promoting substrate binding. Our results indicate that ion binding to the Na2 site may also play a key role in the intracellular thin gate dynamics modulation by altering its interactions with the transmembrane helix 5 (TM5). The Potential of Mean Force (PMF) computations for a substrate entrance displays two energy minima that correspond to the locations of the main binding site S1 and proposed allosteric S2 binding site. However, it was found that substrate's binds to the site S1 ∼5 kcal/mol more favorable than that to the site S2 for all studied bound combinations of ions and a substrate.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».