Протеин многокомпонентный: Сывороточный или многокомпонентный протеин? Какой лучше?

Сывороточный или многокомпонентный протеин? Какой лучше?

Протеин – один из самых популярных продуктов спортивного питания. Различают множество разновидностей: молочный, сывороточный, казеиновый, яичный,говяжий, соевый, рисовый, другие растительные виды и многокомпонентный протеин. Протеиновые коктейли помогают восполнить белковый дефицит в рационе, являются источником необходимых организму аминокислот и потому так популярны у спортсменов. Самыми востребованными продуктами спортпита на сегодняшний день является сывороточный и многокомпонентный протеин. Давайте разберемся, что это значит и чем они отличаются.

Сывороточный протеин – это легкоусваеваемый белок. Мощный аминокислотный выброс и анаболитический отклик наступают примерно через полчаса после приема. Для лучшего эффекта наращивания мышечной массы рекомендовано принимать этот тип добавок перед тренировкой и после нее. Усвоение без остатка позволяет принимать его и для набора массы, и для похудения. Для разных целей нужно только корректировать время приема и количество порций в день.

Сывороточный протеин подходит для спортсменов и обычных людей, которые хотят:

• Набрать массу,
• Похудеть,
• Восполнить недостаток белка в рационе,
• Проработать рельеф.

Различаются по составу аминокислот и скорости усвоения подтипы: изоляты, концентраты и гидролизаты.

Изолят – продукт высокой степени очистки. Подходит тем, кто не переносит лактозу. Отличается более высокой стоимостью и биологической ценностью. Содержит 90-98% процентов Белка в составе.

Концентраты имеют в составе 70-89% белка, в них присутствует лактоза. Являясь более бюджетным продуктом, концентраты при этом являются неплохим источником незаменимых аминокислот. Подходят спортсменам, которые ищут бюджетный источник белка.

Гидролизаты имеют более короткие пептидные цепочки, что увеличивает скорость усвоения. Гидролизат представляет собой частично расщепленный белок сыворотки, что обеспечивает высокую скорость усвоения пептидов и аминокислот. В составе нередко присутствует BCCA, что делает этот продукт спортпита недешевым, но эффективным.

Многокомпонентный протеин имеет в своем составе несколько типов белка, что позволяет в одном коктейле получить все необходимые аминокислоты и достичб максимального антикатаболитического эффекта.

Проанализируем состав весьма популярного многокомпонентного коктейля Syntrax: Matrix 5.0 Он представляет собой комплексное сочетание трех видов: мицеллярный казеин, усваивающийся медленно, сывороточный протеин, который быстро усваивается, и яичный альбумин, имеющий шикарный аминокислотный состав. Все эти три типа белка в сочетании дают и длительную защиту от катаболитического эффекта, и мощный анаболитический отклик сразу после приема, что позволяет употреблять данный протеиновый коктейль и до, и после тренировки, и на ночь.

Многокомпонентные протеины являются отличным альтернативным источником белка, позволяя решать разные задачи. Их можно принимать и при сушке, и при наборе массы.

Рекомендации по выбору вы найдете в соответствующей статье на нашем сайте.

Протеиновые коктейли не смогут заменить вам полностью обычный рацион. Но спорт и спортивное питание – понятия неотделимые друг от друга, поэтому для восполнения дефицита белка в рационе спортсмена и для добора недостающих аминокислот стоит принимать протеиновые коктейли. Сывороточный и многокомпонентный протеин являются лидерами продаж, благодаря высокому качеству продукта и хорошим показателям усваеваемости. Они помогут вам нарастить мышечную массу или достичь желанного рельефа тела. Подберите соответствующую вашим целям программу тренировок, приобретите подходящий протеин и вперед – к спортивным достижениям и отличной фигуре.

Вашим друзьям будет интересна статья? Поделитесь ею

Многокомпонентный протеин

Очень многие спортсмены употребляют высокобелковые смеси для компенсации дефицита аминокислот

Очень многие спортсмены употребляют высокобелковые смеси для компенсации дефицита аминокислот, необходимых для роста и развития качественной мускулатуры.

Как протеин может помочь росту мышц?

Протеины — это самые важные компоненты для мышечной массы, позволяющие осуществить тренировку на более высоком уровне, потому как они повышают выносливость, когнитивную активность и ускоряют восстановление. Протеины делятся на два типа — на основе растительных или животных белков быстрого либо медленного усвоения. Конечно, логичнее приобрести одновременно несколько упаковок с разными смесями, но далеко не всем спортсменам это удобно как в применении, так и для финансовой стороны, исходя из этого, самым оптимальным вариантом белкового спортивного питания считаются комплексные добавки.

Многокомпонентный протеин — что это такое и как выбрать?

Основной особенностью многокомпонентного протеина является то, что он изготовлен из нескольких видов белка и чаще всего, в него включены матрицы компонентов с различной скоростью абсорбции:

Сывороточный белок, который обеспечивает сиюсекундный анаболический отклик. В основном, это сывороточный изолят или многокомпонентный протеин сыворотки — изолированная, гидролизованная и концентрированная вытяжки.

Яичный альбумин. Замечательно усваивается и в таблице скорости абсорбции, находится на промежуточной позиции между сывороткой и медленными белками. Казеин. Систематически транспортирует аминокислоты, и тем самым питает массу тела до 8 часов. Преимущественно выгоден многокомпонентный протеин для похудения, который в составе имеет казеинат кальция, поскольку он не только предотвращает мышечный катаболизм в период отдыха и отсутствия повседневного питания, но и снижает аппетит.

Соевый белок. Кроме адекватной цены, он имеет массу антиоксидантных свойств и характеризуется как медленная низкокалорийная добавка. Соевый белок подойдет почти для всех тренинг целей. Возможно применять многокомпонентный протеин для набора мышечной массы, для снижения веса, для возмещения расходов питательных элементов на силовых и высокоинтенсивных тренировках. Комплексные протеины не менее востребованы, чем другие белковые смеси. Довольно тяжело сказать, какой протеин лучше сывороточный или многокомпонентный, ведь, по сути, это два равноценных продукта спортивного питания. Главным отличием сывороточного протеина от многокомпонентного в том, что сывороточный протеин почти что сразу и полноценно восполняет белковый дефицит, даже после усиленной тренировки, а многокомпонентный протеин, подкрепляет мышцы и предоставляет антикатаболическую защиту на долгосрочное время.

Как пить много компонентные протеины?

Для того, чтобы многокомпонентный протеин оказал максимальную поддержку организму, необходимо понимать то, как употреблять спортивную добавку наиболее оптимально. Принимать смесь лучше всего за 2 часа перед занятиями в тренажерном зале. Тем самым, вы сможете обеспечить полноценный протеиновый заряд на всю тренировку. После занятия спортом, оптимальнее будет принять сывороточный продукт, потому как организм потребует высокое количество чистых быстрых ферментов, для насыщения белкового голода и активации роста мышечной ткани.

Для качественной защиты от катаболизма в период отдыха, советуют употреблять многокомпонентный протеин на ночь, перед сном. В поездке, либо на работе, довольно-таки часто приходится долго обходиться без пищи. Это время, в особенности негативно отражается на мышечной массе, которая не получает требуемой подпитки для роста, энергообмена и восстановления. Поэтому целесообразно также принимать многокомпонентный протеин между приёмами питания, если Вы уверены, что следующий приём пищи будет не скоро.

полный обзор + топ лучших (2019)

Регулярный приём спортивного питания (прежде всего в виде протеиновых коктейлей) давно стал неотъемлемой частью диеты и образа жизни практически всех спортсменов, тренирующихся с отягощениями. Где силовые тренировки, там и спортпит. Эффективность протеинов, особенно сывороточного, многократно проверена культуристами и силовиками на практике, и сомнений ни у кого не вызывает.

Однако существуют виды протеинов менее известные и популярные, чем всеми любимый сывороточный изолят. Например, комплексный или многокомпонентный протеин, который представляет собой сочетание сразу нескольких видов белков, как быстрых, так и медленных.

В данной статье мы постараемся разобраться, что такое комплексный протеин: из чего состоит, для каких целей предназначен и есть ли вообще смысл рядовому атлету-любителю его приобретать. Ну и в заключении предложим вам небольшой рейтинг из пяти лучших производителей многокомпонентных протеинов.

О комплексном протеине

Комплексный (многокомпонентный) протеин, как уже видно из названия, включает в себя несколько видов протеина с различной скоростью усвоения: «быстрые» и «медленные».

Цель такого смешения – «убить двух зайцев». Во-первых, быстро дать организму порцию аминокислот как раз в тот момент, когда он в них особенно остро нуждается (после тренировки, например). И во-вторых, вслед за этим, на протяжении довольно длительного отрезка времени (до 12 часов) продолжить снабжать организм теми же аминокислотами, но уже медленно и небольшими порциями, чтобы предупредить катаболические процессы. Получается, что нет нужды добавлять в диету медленноусвояемый казеиновый протеин, производитель уже смешал его с «быстрыми» видами белка в многокомпонентную белковую матрицу.

Надо признать, идея сама по себе неплохая и довольно логичная. Особенно если учесть, что в состав многокомпонентных протеинов добавляется ещё ряд полезных ингредиентов, о которых речь пойдёт ниже. Получается действительно комплексный продукт самого что ни на есть универсального назначения.

Из чего состоят комплексные протеины:

1. Быстроусвояемые виды белка. Прежде всего, это конечно сывороточный протеин, причём часто используются одновременно два или три его вида (концентрат, изолят, гидролизат). Также в составе нередко встречается яичный белок, который имеет практически идеальный аминокислотный состав). Иногда используется и соевый изолят, однако комплексные протеины с большим количеством соевого белка приобретать все-таки не стоит, поскольку они имеют невысокую биологическую ценность. Другие «быстрые» виды белка (например, мясной) тоже встречаются в комплексных протеинах, но намного реже.
2. Медленноусвояемый белок. Практически в 100% случаев это казеин: либо казеинат кальция, либо он же, но в комплексе ещё и с мицеллярным казеином. Вся белковая составляющая обычно называется «матрицей», у многих производителей они имеют патентованные названия.
3. Дополнительные аминокислоты. Состав многих комплексных протеинов усилен ВСАА, глютамином и другими важными для строительства мышц аминокислотами.
4. Углеводы и жиры. Как и любой другой протеин комплексный протеин содержит некоторое количество углеводов и жиров. Точное количество зависит от производителя (чем их меньше в составе, тем лучше).
5. Витамины и минералы. Многие производители включают в состав своих протеинов полезные микроэлементы, и многокомпонентные здесь не исключение.
6. Энзимы для лучшего усвоения. Энзимы – это ферменты, которые ускоряют химические реакции в нашем теле, способствуя правильному пищеварению и очищению организма.
7. Омега-3. Это полиненасыщенные жирные кислоты, которые очень полезны для здоровья человека. Микроэлементы Омега-3 также могут входить в состав некоторых комплексных протеинов.
8. Вспомогательные вещества. Например, ароматизаторы, наполнители, подсластители, стабилизаторы и др.

Вообще, людям склонным к аллергическим реакциям, нужно внимательно изучать состав многокомпонентного протеина перед покупкой, поскольку составляющих там реально много (одних только видов белка может быть 4-6).

Рекомендуем прочитать:

Для чего нужен комплексный протеин

Комплексные протеины универсальны. Их можно использовать как при наборе мышечной массы, так и при работе на рельеф. Подходят они представителям различных спортивных дисциплин, так или иначе связанных с работой с «железом».

Причина такой универсальности – в разнообразии видов белка, которые входят в его состав:

• сывороточный изолят идеально подходит для набора мышечной массы
• сывороточный концентрат и гидролизат помимо набора мышц хорошо подходят ещё и при работе на рельеф из-за низкого содержания углеводов и жиров
• соевый протеин в умеренном количестве немного удешевляет продукт и вполне совместим с сывороточным, который компенсирует его недочёты
• яичный белок имеет практически идеальный (лучше чем у сывороточного) аминокислотный состав и усваивается уже несколько медленнее
• ну и наконец, «медленный» белок казеин для борьбы с катаболизмом.

Скорость полного усвоения комплексного протеина может растягиваться до 12 часов. Благодаря этому его, наряду с «чистым» казеином, тоже иногда причисляют к медленноусвояемым протеинам (в определённом смысле это справедливо).

Полезные свойства комплексного протеина

Подытоживая вышесказанное: сочетая в себе свойства быстроусвояемых и медленно усвояемых видов протеина, многокомпонентный протеин сочетает и весь комплекс полезных эффектов разных типов белка, воплощая тем самым идею, которая и была заложена создателями в этот вид спортивного питания изначально.

Набор мышечной массы (и её удержание при работе на рельеф), увеличение силовых показателей, борьба с катаболизмом во время длительных (в несколько часов, как во время ночного сна) перерывов в приёме пищи и, вдобавок к этому, ещё и умеренный жиросжигающий эффект – все эти плюсы других видов протеина в той или иной мере присущи и комплексному.

Ну а что насчёт эффективности? Самый эффективный протеин по соотношению вложение денег/польза – это сывороточный изолят, он был и остаётся чемпионом среди других видов протеина. Следовательно, если принимать многокомпонентные протеины (равно как и другие медленноусвояемые виды), то только в комплексе с сывороточным. Только тогда рассматриваемый нами в этой статье вид спортпита в полной мере раскроет свою эффективность. Одного-двух приёмов в сутки комплексного протеина вполне хватит, вся остальная часть протеиновой диеты – сывороточный.

Вред и противопоказания комплексного протеина

Главным противопоказанием при приёме многокомпонентного протеина может стать индивидуальная непереносимость отдельных компонентов и связанные с ней проблемы с пищеварением и аллергические реакции. Состав таких продуктов очень разнообразен, поэтому очень важно тщательного изучить его перед покупкой. Особенно внимательными нужно быть людям с непереносимостью лактозы: из-за наличия сывороточного изолята в составе всех без исключения многокомпонентных протеинов они не подойдут людям с такой проблемой. Встречается и аллергия на яичный белок, который также часто встречается в таких протеиновых смесях.

От приёма протеина (не только многокомпонентного, а вообще, любого) производители рекомендуют воздержаться тем, кто не достиг 18 лет, а также беременным и кормящим женщинам – обычная мера предосторожности. Противопоказанием также может стать наличие ряда специфических тяжёлых заболеваний, связанных с ЖКТ, онкологией и т.д.

Кому нужно принимать комплексный протеин

Комплексный протеин могут принимать все атлеты, практикующие бодибилдинг, различные направления фитнеса и силовые виды спорта, которые могут быть направлены на развитие как чистой силы, так и силовой выносливости и «быстрой» динамической силы. Вполне могут включить многокомпонентный протеин в свою диету и представители различных единоборств. Рабочие, занятые тяжёлым физическим трудом (особенно те, кто питается в силу специфики рабочего режима нечасто и нерегулярно) также могут принимать комплексный протеин – это пойдёт только на пользу.

Ещё раз повторимся: независимо от специфики и целей тренировок, лучше сочетать употребление многокомпонентного протеина с сывороточным.

Отличие комплексного протеина от других видов протеинов

Чтобы окончательно внести ясность в понимание вопроса и терминологию, уточним, чем отличается многокомпонентный протеин от других видов:

• От сывороточного протеина он отличается в первую очередь растянутым, за счёт присутствия казеина, сроком усвоения (сывороточный – быстроусвояемый протеин), а также значительно более разнообразным белковым составом. Насколько такое разнообразие сказывается на эффективности – вопрос неоднозначный, есть мнение, что смешение разных видов белка анаболический эффект не только не увеличивает, но и несколько уменьшает.
• Отличие от молочного протеина заключается в более узком составе последнего. В нём содержатся только белки молочного происхождения: разновидности сывороточного и казеина. Получается, что молочный можно считать одним из видов комплексного, они имеют схожие свойства: «быстрый» белок в сочетании с «медленным».
• Казеиновый протеин – белок с медленной скоростью усвоения, «быстрая» составляющая, в отличие от многокомпонентных смесей в нём отсутствует. Иногда его объединяют в одну, «медленную» группу с комплексными протеинами, в состав которых он всегда включается в той или иной форме. Самый медленноусвояемый казеин – мицеллярный.

Особенности приёма комплексного протеина

Специфика приёма многокомпонентного протеина «по времени» схожа с наиболее распространённым «медленным» протеином – казеином. Принимают оба этих вида спортивного питания перед предстоящим длительным перерывом в приёме пищи (ночной сон, сложный рабочий день с многочисленными разъездами и отсутствием нормального питания и т.д). Есть, пожалуй, одно исключение для многокомпонентного протеина: можно выпить его ещё и за пару часов до тренировочной сессии.

Более двух раз в сутки принимать комплексный протеин смысла нет. Есть веские основания предполагать, что более частое применение казеина, который входит в состав комплексного протеина, организму просто не нужно. Польза не увеличится, а вот нагрузка на ЖКТ серьёзно возрастёт.

Ну а что касается дозировки, то здесь всё просто. Нужно следовать рекомендациям производителя, которые всегда указаны на упаковке или в инструкции. Обычно разовая доза – это одна мерная ложка или «скуп». У некоторых производителей разовой дозой является две мерные ложки.

Правила приёма комплексного протеина

Обращаем ваше внимание, что все схемы приведены с учётом приёма сывороточного протеина, поскольку это фактически обязательный компонент спортивной диеты атлета.

Схема приёма в тренировочный день:

• Утром, после ночного сна (особенно, если известно, что в ближайшие несколько часов нормально поесть не удастся) можно принять порцию многокомпонентного протеина. Можно заменить этот приём сывороточным протеином.
• В течение дня – 1-2 приёма сывороточного протеина.
• За 2 часа до тренировки снова можно принять порцию комплексного протеина.
• Сразу после тренировки – сывороточный протеин.
• Перед сном – снова порция комплексного протеина.

Есть категория тренирующихся, которые серьезно загружены работой и домашними заботами, в силу чего они тренируются поздно вечером. В подобных случаях два последних приёма протеина – посттренировочный и перед сном, могут слиться в один. Вот тут многокомпонентный протеин будет уместен, как никогда.

Схема приёма в дни отдыха:

• Утром, после пробуждения – сывороточный или комплексный протеин.
• В течение дня – пару раз сывороточный (между основными приёмами пищи).
• Перед ночным сном – порция многокомпонентного протеина.

Если вы планируете принимать спортпит не для работы на массу, а для сжигания жира и рельефа, то комплексным протеином можно заменить один основной приём пищи в течение дня. Если предстоит значительная сгонка веса, то размер разовой порции можно сократить до 2/3-1/2 мерной ложки.

Рекомендуем прочитать:

Совместимость комплексного протеина с другим спортпитом

Как и прочие виды протеинов, многокомпонентный хорошо сочетается с другими, самыми разными видами спортивного питания. При этом сочетать приём комплексного протеина с сывороточным, а также креатином, витаминно-минеральными комплексами, полиненасыщенными жирными кислотами Омега-3 не только можно, но и крайне желательно. При совместном приёме эти добавки лучше сработают и покажут максимум своего эффекта.

Есть только одно исключение: нет смысла принимать комплексный протеин с другими «медленными» — казеином и молочным; получится «масло масляное».

Многокомпонентные протеины часто обогащают ВСАА, витаминами, энзимами и рядом других полезных добавок – это следует учитывать при составлении своей диеты.

Что лучше принимать сывороточный или комплексный протеин?

В случае, если есть возможность принимать только один из этих видов протеина, то выбор однозначно следует сделать в пользу сывороточного: так атлет получит больший эффект за те же деньги. Некоторые производители выпускают бюджетные комплексные протеины, и чтобы уменьшить себестоимость продукта, добавляют в него изрядный процент соевого изолята: такой протеин заведомо намного менее эффективен, чем сывороточный.

Итак, если возможности совмещать оба вида нет, то нужно отбросив сомнения брать сывороточный протеин. Если совмещать получается – следует приобретать комплексные протеины солидных производителей (примеры таких включены в топ лучших продуктов в конце статьи).

Что лучше принимать казеин или комплексный протеин?

Если приходится принимать только один вид протеина из этих двух, то правильнее купить хороший многокомпонентный протеин: в нём присутствует быстроусвояемая составляющая, которой в чистом казеине нет.

Ну а в случае, если один из этих видов употреблять вместе с сывороточным, то принципиальной разницы скорее всего нет. Идея многокомпонентного протеина безусловно более «продвинутая», но на практике разницу в эффективности между приёмом казеина и комплексного атлет может и не заметить. «Первую скрипку» в спортивной диете играет всё-таки сывороточный протеин.

Как выбрать комплексный протеин:

• Комплексный протеин обычно включает в себя сывороточный (два или три вида), яичный, казеиновый (один или два вида) протеины. Чем меньше содержание соевого белка в продукте, тем лучше. Процентное соотношение разных видов белка может быть различным.
• Иногда производитель указывает, что протеин многокомпонентный, хотя в него включены только сывороточный концентрат и сывороточный изолят без казеина. Обратите внимание, что в этом случае это по сути быстроусвояемый сывороточный протеин, а не комплексный протеин, о котором шла речь в статье.
• При выборе комплексного протеина обращайте внимание на содержание белка на одну дозу. Чем выше содержание белка, тем лучше.
• Желательно, чтобы комплексный протеин был произведён солидной фирмой с хорошей репутацией.
• Дополнительным преимуществом протеина будет содержание ВСАА и других аминокислот, а также энзимов, витаминов, микроэлементов и других полезных составляющих.
• Вкусовые качества и растворимость должны быть «на уровне», но это зачастую можно понять только после покупки.

Топ-5 лучших комплексных протеинов

1. Matrix 5.0 (Syntrax)

Matrix 5.0 от компании Syntrax – один из самых популярных в своей категории и по праву заслуживает первого места. В его составе использован только мицеллярный казеин в качестве «медленного» белка, без применения более дешёвых натрия и кальция казеинатов. Хорошие вкусы и растворимость при адекватной цене, присутствие полезных микроэлементов в составе, разнообразная белковая матрица с глютаминовыми пептидами дополняют список достоинств этого протеина.

2. Syntha-6 (BSN)

Syntha-6 от BSN – в составе 6 видов белка, причём содержатся концентрат и гидролизат сывороточного протеина. Обширная вкусовая линейка, при этом почти все вкусы хорошие. Периодически именно этот протеин называют лидером продаж в данной категории. Всё хорошо, но в порции 47 г содержится всего 22 г белка, поэтому второе место.

3. Elite XT (Dymatize)

Dymatize – это солидный бренд, который производит качественные протеины, в том числе и многокомпонентные. Из вкусов предлагаются ваниль и шоколад. Протеины Dymatize обычно имеют положительные отзывы, однако заявленная изначально марка как «бюджетная» со временем стала не такой уж и доступной.

4. Professional Protein (Power System)

Professional Protein от Power System – белковая матрица из 5 компонентов, в составе вроде бы ничего особенного, этакий крепкий середнячок. Однако хорошие вкусы, растворимость и доступная цена вполне позволяют ему занять четвёртое место.

5. Combat (MusclePharm)

Combat от MusclePharm – имеет матрицу из пяти видов белка, и содержит очень мало жиров и углеводов – это его главный плюс. Посредственные вкусы и несколько завышенная цена не позволяют претендовать на место выше пятого.

Целесообразно ли принимать комплексный протеин или можно обойтись? Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод: разная скорость усвоения нескольких видов белка в одном протеине единственное, но довольно важное преимущество многокомпонентных протеинов. Определённые перспективы у этого вида спортивного питания есть, идея в основу заложена правильная.

Впрочем, сочетание сывороточного протеина и казеина в диете вполне способно его заменить, разница в результативности по сравнению с парой сывороточный + многокомпонентный протеины будет исчезающе мала. Среднестатистический атлет вполне может обойтись без употребления комплексного протеина при условии достаточной загруженности сывороточным и казеином.

Смотрите также:

Многокомпонентный протеин: нафига он нужен?

Многокомпонентный протеин: нафига он нужен?

| |

Автор: Тимко Илья — владыка всея сайта и фитнес-тренер.

Дата: 2016-08-28

Все статьи автора >

Многокомпонентный протеин, это такой протеин, куда входят несколько видов белка. Обычно это такие виды, как:

То есть, производитель мешает несколько видов протеина. Зачем он это делает? На это есть 2 причины:

1. Удешевить продукт. НИ ОДИН ПРОИЗВОДИТЕЛЬ не указывает, какого протеина сколько процентов положено в упаковку. Что это значит? Это значит, что производитель вполне может (а многие таки и делают) кинуть щепотку дорогих протеинов (казеин, гидролизат) и побольше дешёвых (соевый протеин) и при этом написать на упаковке, что все эти протеины есть. Но не сказать при этом, какого протеина – сколько.

2. Причина №2 – сделать протеин разнообразнее по аминокислотному составу и сделать его более универсальным. Ведь в многокомпонентном протеине есть как быстрые протеины (сыворотка), так и медленные (казеин).

Но, что касается разнообразного аминокислотного состава – это всё фигня. В сыворотке и казеине присутствует все 18 аминокислот, которые есть в белке. В яичном не хватает 2-х аминок , а в сое – 1. Поэтому, от смешивания всех этих видов протеина – более богатым состав не становится. Он остаётся прежним.

Так нужен ли такой протеин вообще?

Да. Как я писал выше – комплексный протеин в себе содержит как быстрые, так и медленные белки. Это единственное его преимущество. И довольно важное. Такой протеин универсален в плане употребления. Его можно пить и на ночь, и после тренировки, и вообще в любое время дня и ночи. Многокомпонентный протеин насыщает организм аминокислотами как мгновенно, так и в течение нескольких часов.

Больше плюсов у комплексного протеина нет. Но и одного этого плюса достаточно, чтобы попробовать его.

Идеальная формула многокомпонентного протеина

Идеальная формула очень проста и содержит в себе всего 2 вида протеина:

• 50% сывороточного гидролизата.
• 50% мицеллярного казеина.

Сывороточный гидролизат – самый быстрый протеин, а мицеллярный казеин – самый медленный. Всё! Больше ничего не нужно. Всё остальное – маркетинговый ход. Но встречается ли такой комплексный протеин в природе? Нет! Дело в том, что оба эти протеина – очень дорогие, и если смешать их 50/50, то даже в российских условиях получится примерно 2000 р за 1 кг. А у буржуев – до 3000 р за 1 кг (цены на лето 2016).

В большинстве же случае комплексный протеин дешевле, например, того же сывороточного концентрата. Вы не задумывались, почему так? Ведь и гидролизат, и изолят, и казеин, и яичный протеин – дороже сывороточного концентрата. И по идее, такой протеин должен стоить дороже. Но есть же соевый протеин! Он и приходит на помощь маркетологам. Ведь в комплексный протеин можно напихать сои и удешевить его вполне легально, а то, что там сои больше половины – так об этом можно и не писать.

Кстати, по этой же причине много производителей не указывают аминокислотный состав таких протеинов. Ведь, имея мозги и знания в области спортпита, можно по аминокислотному составу примерно вычислить, какого протеина туда положили больше всего.

Так что же делать?

Вам остаётся либо сделать такой протеин самому, купив отдельно эти 2 протеина (как я написал выше), либо выбрать из того, что есть на рынке. Из более-менее нормальных вариантов могу предложить:

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

1. Протеиновые батончики: зачем они нужны и стоит ли их покупать?
2. Как готовить протеиновые смеси в домашних условиях
3. ТОП 10 лучших протеинов – обзор и сравнение
4. Как сэкономить на покупке протеина
5. Обзор видов протеина

Почему стоит попробовать универсальный многокомпонентный протеин?

Белки или протеины – очень важный пищевой компонент для человека. Они являются главным строительным материалом организма, входят в состав всех  клеток, тканей, органов и играют важную роль в их обновлении и регенерации. А еще, немаловажно и то, что белки  необходимы для  роста мышц.

Дело в том, что организм и сам может синтезировать белок, но только при достатке аминокислот. Некоторые аминокислоты организм не может синтезировать сам, поэтому он должен получать их из продуктов питания. Однако, для организма спортсменов этого недостаточно, и именно поэтому они предпочитают дополнять свой рацион белковыми добавками.

Протеиновые порошки содержат значительно большее количество белка, и низкую концентрацию жиров и углеводов. Тем не менее, на рынке огромный выбор протеиновых порошков, и бывает трудно выбрать самый лучший. Именно поэтому поводу, мы уже писали статью, в которой Вы узнаете, как выбрать лучший протеин исходя из ваших целей в фитнесе. Однако в этой статье мы рассмотрим многокомпонентный протеин, который, вероятно, является наиболее широко используемым продуктом на рынке и может оказаться лучшим выбором для вас, чем любой сывороточный концентрат, соевый белок или казеин.

Что такое многокомпонентный(комплексный) протеин?

Многокомпонентный протеин, как следует из его названия, представляет собой пищевую добавку, которая содержит несколько видов источников белка в разных пропорциях. Именно почему этот тип белка также известен как универсальный комплексный протеин. Его самое большое преимущество состоит в том, что он объединяет в себе все положительные свойства нескольких видов белка. [1]

Преимущества многокомпонентного протеина

В основном, многокомпонентный протеин содержит белки высокой биологической ценности, а также широкий спектр аминокислот. Это положительно влияет на кости, способствует росту мышц и помогает поддерживать мышцы. [1] [3]

Его преимущества включают хорошую усвояемость и, в основном, доступную цену. Однако,он переваривается достаточно медленно, потому что все его компоненты имеют разную скорость  расщепления и усвояемость. Тем не менее, большинство его свойств зависит от состава комбинированных источников белка. Поэтому, при выборе  многокомпонентного протеина важно проверить содержание отдельных элементов, которые влияют на положительные свойства протеина. [2] [3]

Состав многокомпонентного протеина

Как упоминалось выше, многокомпонентные протеиновые порошки состоят из нескольких видов источника белка. Это комбинация сывороточного белка, казеина, яичного, говяжьего или других белков. Поэтому мы расскажем о 5 наиболее распространенных компонентах комплексного протеина.

Сывороточный протеин и казеин – это два типа белка, полученные из  молока. С добавлением к  сыворотке осадителя  белков отделяется казеиновый компонент, который составляет 80% и 20% сыворотки молока, которая является водорастворимой частью молока и считалась не нужным компонентом в течение многих лет. Сыворотка и казеин являются отличными источниками белка. Однако они имеют разные характеристики и по-разному обрабатываются. [3]

Вас можуть зацікавити ці продукти:

1. Сывороточный протеин

Преимущество сывороточных протеинов заключается в их быстрой растворимости по сравнению с другими видами протеина. В то же время концетрат сывороточного протеина доставляет большое количество L-цистеина в мышцы, что может уменьшить симптомы старения и диабета. [3] Также компонентами сывороточного протеина являются альфа-лактоглобулины, бета-лактоглобулины, иммуноглобулины, бычий сывороточный альбумин и другие компоненты, такие как минералы – кальций, калий, натрий, фосфор, фолиевая кислота, биотин и витамины A, C, B1, B2, B3, B5 и B12. [5]

Сывороточный протеин состоит из аминокислот, которые организм использует для роста и регенерации мышечной ткани. Сывороточный протеин также богат аминокислотами BCAA, особенно лейцином, который стимулирует синтез белка в мышцах. Сывороточный протеин является отличным и комплексным источником всех 9 незаменимых аминокислот. [5] Существует три вида сывороточного протеина и мы постепенно расскажем о их различиях.

Концентрат сывороточного протеина

Концентрат сывороточной протеина содержит около 70-80% белка, с наибольшей долей лактозы, жира и углеводов среди сывороточных протеинов, которые составляют оставшиеся 20-30% концентрата протеина. [5]

Хотя сывороточный концентрат содержит меньше белков в одной дозе, чем сывороточный изолят, однако он содержит больше качественных ингредиентов. Сывороточный концентрат содержит большое количество факторов роста, фосфолипидов, а также конъюгированной линолевой кислоты (CLA), которая стимулирует расщепление жира и увеличивает мышечную массу. [5]

Изолят сывороточного протеина

Изолят сывороточного протеина практически не содержит лактозы, жиров и углеводов, а поэтому содержит 90 – 95% белка. Это один из самых быстро усваиваемых белков, он подходит для тех, кто придерживается низкоуглеводной диеты и пытается снизить массу тела.

Изолят протеина идеально подходит для приема до и после тренировки, так как он пополняет запас питательных веществ, которые необходимы мышцам для правильной регенерации. [6]

Гидролизат сывороточного  протеина

Сывороточный гидролизат является сывороточным протеином высочайшего качества, что также отражается на его цене. Если ваш многокомпонентный протеин содержит сывороточный гидролизат, то это большое преимущество. Вероятно, он будет иметь более низкую цену, чем сывороточный гидролизат в отдельности, но его преимущества сохраняются. К ним, в частности, относится быстрая абсорбция в течение одного часа после приема гидролизата, что обеспечивает его состав. [5] [6]

Он содержит ферментативно предварительно расщепленные аминокислоты, которые легко перевариваются и хорошо растворимы. При этом он имеет содержание белка более 90%, и содержит минимум жиров, углеводов и лактозы. [6]

2. Казеин

Казеин, как упоминалось выше, представляет собой белок, полученный из молока. Однако по сравнению с сывороточным протеином казеин содержит меньше BCAA и больше аминокислот, таких как гистидин, метионин и фенилаланин. В его состав также входят несколько биологически активных пептидов, которые способствуют укреплению иммунитета и пищеварительной системы, а также оказывают положительное влияние на снижение артериального давления. Казеин богат минеральными веществами, такими как железо и кальций, которые положительно влияют на силу, рост крепких и здоровых костей. [8] [9]

Казеин также известен как ночной протеин, так как является отличной пищевой добавкой перед сном. Поскольку он медленно всасывается (около 5-7 часов), он обеспечивает организм достаточным количеством белка в течение ночи, а, как вы уже знаете, мышцы не растут во время тренировок в тренажерном зале, а во время регенерации. Еще одним положительным свойством является то, что казеин содержит большое количество глютамина, который стимулирует регенерацию и наращивание мышц. [6] Узнайте больше о положительных свойствах глютамина в нашей статье.

Исследования показали, что идеальным выбором является сочетание свойств сывороточного протеина и казеина, которые можно получить в многокомпонентном протеине. Одно исследование, в котором участвовала группа мужчин, подтвердило преимущества употребления комбинации сывороточного протеина и казеина. Они принимали многокомпонентный протеин за час до тренировки, а затем сразу после. Исследование длилось 10 недель, и в результате комбинация казеина и сывороточного протеин привела к большему увеличению мышечной массы, силы и анаболических гормонов. [10] Другое исследование также подтвердило влияние казеина и сывороточного протеина на увеличение размера мышц и увеличение мышечной ткани. [11]

3. Соевый протеин

Соевый протеин относится к растительным протеинам и в основном используется веганами, которые избегают молочный белок. Однако соевый протеин так же эффективен, как и протеин животного происхождения. В качестве единственного растительного источника, соя содержит все незаменимые аминокислоты, а также BCAA. В то же время, соевый белок содержит глютамин, который ускоряет регенерацию мышц, а также аргинин, который помогает расширить кровеносные сосуды, чтобы питательные вещества могли попасть в мышцы. Узнайте подробнее о свойствах аргинина в нашей статье. [12] [13]

Одним из преимуществ сои является то, что она поддерживает уровень холестерина благодаря содержащимся в нем изофлавинам. В то же время, соя увеличивает выработку гормонов щитовидной железы, помогая ускорить обмен веществ, что, в свою очередь, приводит к значительному уменьшению жира. [13]

Изолят соевого белка представляет собой форму, в которой соевый белок продается в виде  порошка. Производится путем обработки концентрата для удаления большинства жиров, углеводов и других факторов, которые могут вызвать метеоризм. [13] В результате соевый протеин быстро расщепляется и поэтому хорошо усваивается. Соевый изолят следует принимать до и после тренировки или в любое время суток для восполнения запасов белка в организме. Он не подходит в качестве ночного протеина, так как быстро усваивается. [6]

Также рассмотрим то, что говорят эксперты. Одно исследование предполагает, что соя является менее качественным источником для быстрого синтеза белка, чем сывороточный протеин, но также и лучшим источником синтеза белка, чем казеин. Это означает, что влияние соевого протеина на синтез белка находится где-то между свойствами сывороточного протеина и казеина. Исследования пришли к выводу, что это связано с процессом пищеварения или содержанием лейцина. [14] Но не расстраивайтесь! Соевый белок в сочетании с молочным белком оказался лучшим выбором для роста мышечной массы. Этот факты также подтвердили исследования, в которых выяснилось, что соевый изолят в сочетании с молочным белком оказался более эффективным для стимуляции синтеза белка, чем сывороточный протеин, казеин или соевый белок в отдельности. [15]

4. Говяжий протеин

Говяжий протеин получают из высококачественной говядины, путем гидролиза, после чего изымается избыточный холестерин, жир и углеводы. Это качественный источник аминокислот BCAA и креатина, который помогает увеличить мышечную энергию и способствует росту мышц. Именно такой вид белка очень важен в питании спортсменов и штангистов, благодаря высокому содержанию железа и витамина В, которые способствуют лучшему использованию энергии и питательных веществ. [16]

Относительно удобства использования и усвояемости, этот белок находится на самом верху рейтинга всех источников белка, а это означает, что он поступает в мышечные клетки без каких-либо потерь своих свойств. Он не отягощает пищеварительную систему, а время пищеварения сводится к минимуму. С этой точки зрения, такой источник белка очень подходит для тех, кто хочет включить в свой рацион белок очень высокого качества, а также для всех тех, кому трудно переваривать белки, содержащиеся в обычных белковых добавках. Он также подходит в качестве протеиновой добавки утром или до и после тренировки. [16] [17]

Изолят говяжьего белка является формой пищевой добавки, которая востребована спортсменами в основном в период перед соревнованиями, когда организм вырабатывает меньше тестостерона, что значительно влияет на поддержание мышечной массы и силы. Этот факт подтверждается исследованиями, которые показали, что говяжий протеин может стимулировать значительное увеличение синтеза мышечного белка. [18]

5. Яичный протеин или Egg Albumin

Яичный протеин является отличным источником альбумина и, следовательно, самым важным компонентом протеина. Из всех пищевых продуктов яйца являются наиболее идеальным источником высококачественных, быстро распадающихся белков. При этом они имеют отличный аминокислотный профиль, который способствует наращиванию мышечной массы. [6]

Яйца являются продуктом животного происхождения и поэтому являются сложным источником белка, содержащего все незаменимые аминокислоты, которые организм не может синтезировать сам. Кроме того, яичный белок находится на втором месте по содержанию лейцина, сразу после сывороточного протеина. Лейцин является аминокислотой с разветвленной цепью BCAA и поддерживает здоровье мышц. [19]

Яичный протеин или Egg Albumin подходит для тех, кто имеет проблемы с усвоением молочного белка или имеет аллергию на молочные продукты. В то же время многие многокомпонентные протеиновые порошки содержат яичный альбумин из-за его положительных свойств, а также потому, что его можно употреблять в любое время дня. [6]

Для кого предназначен многокомпонентный протеин?

Многокомпонентный протеин подходит для всех людей, которые активно занимаются спортом, бодибилдингом или любым видом физической нагрузки. Как и другие виды протеинов, он стимулирует регенерацию мышц, оптимизирует поступление питательных веществ в клетки, предотвращает катаболизм, то есть уменьшение и потерю активной мышечной массы, и также стимулирует рост мышечной массы. Именно эти свойства многокомпонентного белка востребованы среди всех спортсменов.

Как принимать многокомпонентные протеины?

Многокомпонентный протеин можно употреблять в течение всего дня. Он также подойдет во время диеты, так как содержит минимум углеводов и жиров. Многокомпонентный протеин, в силу своего многообразия является универсальным протеином. Это значит, что его можно принимать утром, перед или после тренировки и даже перед сном. В то же время такой протеин богат различными аминокислотными профилями, витаминами и минералами, которые полезны для восполнения пробелов в питании и улучшения общего состояния организма.

Суточная доза  многокомпонентного протеина

Суточная доза протеина зависит от вашего веса и целей в фитнесе. Минимальная доза – 0,8 грамма белка на килограмм веса. Однако для большинства людей этого недостаточно, и особенно спортсменам необходимо получать более высокие дозы белка.

Если ваша цель – рост мышц и вы активно занимаетесь спортом, то ежедневная доза многокомпонентного протеина должна составлять примерно 1,4-3,3 г / кг веса. Если вы хотите снизить вес и регулярно тренируетесь, то ваша доза должна составлять 2,2-3,3 г / кг веса. За один раз мы рекомендуем потреблять от 20 до 25 граммов многокомпонентного белка. [20] [21] Узнайте больше о том когда и сколько протеина нужно принимать в нашей статье о правильном приеме протеина.

Тем не менее, теорий и исследований о комбинациях различных видов протеина много, но нам также интересно ваше мнение. А вы пробовали многокомпонентный протеин? Напишите нам, какие свойства многокомпонентного протеина вы оценили больше всего и на каком виде протеина вы остановились, будь то многокомпонентный или однокомпонентный протеин. Если вам понравилась эта статья и она была полезной, то  поддержите нас репостом. 

Источники:

[1] Multi Component Protein – https://www.body-attack.com/protein-multi-component.html

[2] Whey Protein Types – http://wheyproteininstitute.org/facts/wheyproteintypes

[3] Whey Protein – https://examine.com/supplements/whey-protein/

[4] Hugo Rivera — Everything you need to know about different protein supplements! – https://www.bodybuilding.com/fun/all_about_protein.htm

[5] Krissy Kendall — Your Expert Guide To Whey Protein – https://www.bodybuilding.com/content/your-expert-guide-to-whey-protein.html

[6] Matt Welk — What type of protein is best for you? 7 forms get broken down! – https://www.bodybuilding.com/content/protein-types-best-for-you.html

[7] Gavin Van De Walle — What´s the difference between casein and whey protein? – https://www.healthline.com/nutrition/casein-vs-whey

[8] Agnes A. Fekete, D. Ian Givens, Julie A. Lovegrove — Casein-Derived Lactotripeptides Reduce Systolic and DIastolic Blood Pressure in a Meta-Analysis of Randomised Clinical Trials – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4303860/

[9] D. P. Mohanty, S. Mohapatra, S. Misra, P. S. Sauh — Milk derived bioactive peptides and their impact on human health – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4992109/

[10] Willoughby DS, Stout JR, Willborn CD — Effects of resistance training and protein plus amio acid supplementation on muscle anabolism, mass, and strength. – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16988909

[11] Andersen LL, Tufekovic G, Zebis MK, Crameri RM, Verlaan G, Kjaer M, Suetta C, Magnusson P, Aagaard P — The effect of resistance training combined with timed ingestion of protein on muscle fiber size and muscle strength. – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15690307

[12] Protein shakes: Do you need them? – https://www.webmd.com/diet/protein-shakes

[13] Amy Goodson — Soy protein: Good or bad? – https://www.healthline.com/nutrition/soy-protein-good-or-bad

[14] Tang JE, Moore DR, Kujbida GW, Tarnopolsky MA, Phillips SM — Ingestion of whey hydrolysate, casein, or soy protein isolate: effects on mixed muscle protein synthesis at rest and following resistance exercise in young men. – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19589961

[15] DN Butteiger, M Cope, P Liu, R Mukherjea, E Volpi, BB Rasmussen, ES Krul — A soy, whey and caseinate blend extends postprandial skeletal muscle potein synthesis – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4164044/

[16] Roger Lockbridge — 47 things you must know about protein – https://www.bodybuilding.com/fun/which-protein-will-help-you.html

[17] Chad Kerksick — Beef protein vs. whey protein — which is better? – https://www.prosource.net/blogs/blog-1/beef-protein-vs-whey-protein-which-is-better

[18] Symons TB, Schutzler SE, Cocke TL, Chinkes DL, Wolfe RR,, Paddon-Jones D. — Aging does not impair the anabolic response to a protein-rich meal. – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17684218

[19] Donald K Layman, Nancy Rodriguez — Egg Protein as a source of protein, strenght and energy – https://www.researchgate.net/publication/232241300

[20] Sciences engineering medicine — Protein and Amino Acids – https://www.nap.edu/read/10490/chapter/1

[21] How much protein do you need per day? – https://examine.com/nutrition/how-much-protein-do-you-need/

Многокомпонентный протеин USN Pure Protein GF-1 (1000 гр)

Pure Protein GF-1 от английской компании USN – это смесь из пяти источников белка высшего качества, усиленная витаминно-минеральным комплексом. Продукт обладает огромной биологической ценностью и содержит более 40 гр протеина в каждой порции. Он удовлетворит даже самого искушенного спортсмена.

Назначение и свойства Pure Protein IGF-1
С ростом нагрузок возрастает и потребность организма в нутриентах. Обычные белковые добавки не способны полностью удовлетворить нужды профессиональных спортсменов, поэтому они прибегают к Pure Protein IGF-1. В нем сочетаются 5 источников протеина. Первым начинает действовать яичный альбумин, высвобождая огромное количество аминокислот. Следом за ним идет целая матрица из изолята и концентрата сывороточного протеина, а также изолята молочного протеина. Закрывает этот список медленный белок – казеинат кальция. И в то же время начинает усваиваться комплекс витаминов и минералов. Что же это все дает вам?

Свойства добавки:

• способствует росту мышечной массы
• ускоряет регенерацию организма
• препятствует катаболизму
• улучшает энергетический обмен
• увеличивает выносливость и силовые показатели
• оказывает общеукрепляющее воздействие

Состав USN Pure Protein GF-1

Содержание в одной порции (3 мерных ложки = 56 гр):

• Энергетическая ценность — 209 кКал
• Белок — 44 гр
• Углеводы — 3,8 гр
  • из них лактоза — 2,1 гр
• Жиры — 1,9 гр
  • из них насыщенные жиры — 0,6 гр
• Пищевые волокна — 1,4 гр

Витамины и минералы:

• Натрий — 700 мг
• Калий — 151 мг
• Кальций — 810 мг
• Фосфор — 136 мг
• Магний — 164 мг
• Витамин А — 420 мКг
• Витамин D — 2,8 мКг
• Витамин E — 5,1 мг
• Витамин C — 30 мг
• Витамин B1 — 0,6 мг
• Витамин B2 — 1,4 мг
• Ниацин — 8,9 мг
• Витамин B6 — 1,3 мг
• Витамин B12 — 2,5 мКг
• Фолиевая кислота — 101 мКг
• Биотин — 45 мКг

Аминокислотный профиль на порцию:

• Аланин — 1823 мг
• Аргинин — 1271 мг
• Аспарагиновая кислота — 4109 мг
• Цистеин — 749 мг
• Глютаминовая кислота — 8607 мг
• Глицин — 740 мг
• Гистидин — 955 мг
• Изолейцин — 2488 мг
• Лейцин — 2893 мг
• Лизин — 3893 мг
• Метионин — 1092 мг
• Фенилаланин — 1739 мг
• Пролин — 3365 мг
• Серин — 2466 мг
• Тренин — 2455 мг
• Триптофан — 636 мг
• Тирозин — 1746 мг
• Валин — 2646 мг

Ингредиенты: изолят и концентрат белков молочной сыворотки, кальция казеина (источник кальция-15%), изолят соевого белка, богатый изофлавонами, порошок какао (для вкуса шоколад и капучино), фруктоза, среднецепочечные триглицериды, стабилизатор- целлюлозная камедь, кальций ( из молока), яичный альбумин, рисовый крахмал, краситель: Е124, порошок свеклы ( для вкуса клубника), Е133, Е104- для вкуса фисташки, ароматизатор, фосфор (из молока), аскорбиновая кислота, смесь энзимов (дактаза 0,1%), подсластитель-сукралоза, никотинамид, ди-альфа-токоферола ацетат, ди-кальция пантотенат, пиридоксина-5 фосфат, рибофлавин, тиамина мононитрат, ретинол, фолиевая кислота, биотин, холекальциферол, цианокобаламин.

Рекомендации по применению: Для приготовления добавки 3 мерных ложки продукта (56г) в 350-500 мл воды.

• для набора массы – одну порцию утром перед, до и после тренинга
• в дни отдыха — одну порцию в первой половине дня и/или ночью за час до сна
• во время диеты/сушки – половину порции до 5-6 раз в сутки между приемами пищи и силовыми нагрузками

Продукт не является лекарственным средством. Перед применением рекомендуется проконсультироваться со специалистом.Противопоказания: Индивидуальная непереносимость ингредиентов продукта. Не рекомендуется употреблять лицам до 18 лет, беременным и кормящим женщинам.Условия хранения: Хранить в закрытой таре. В сухом, проветриваемом и недоступном для прямых солнечных лучей месте. Подробнее см. на упаковке.Описание товара представлено для ознакомительных целей. Достижение желаемого результата зависит от комплексного подхода к питанию и тренировкам, а также от особенностей Вашего организма.

Продукт не является лекарственным средством. Перед применением рекомендуется проконсультироваться со специалистом.Противопоказания: Индивидуальная непереносимость ингредиентов продукта. Не рекомендуется употреблять лицам до 18 лет, беременным и кормящим женщинам.Условия хранения: Хранить в закрытой таре. В сухом, проветриваемом и недоступном для прямых солнечных лучей месте. Подробнее см. на упаковке.Описание товара представлено для ознакомительных целей. Достижение желаемого результата зависит от комплексного подхода к питанию и тренировкам, а также от особенностей Вашего организма.

Пока не было вопросов.

Многокомпонентный протеин Maxler Pro Blend

Специально разработанный многокомпонентный протеиновый комплекс Problend – это возможность потреблять оптимальное количество белка в одном коктейле. Высокое качество в сочетании с потрясающим вкусом делают Problend идеальной добавкой, созданной, чтобы подходить к любой диете и нагрузке. Обладает эффектом постепенного усвоения питательных веществ, действует на пике своих возможностей благодаря наличию в составе 5 белков, которые постепенно   усваиваются  без спадов в течение длительного времени. Сбалансированное количество белков и углеводов в составе Problend обеспечивает быстрый набор чистой мышечной массы.

Повышенная биологическая ценность, легкость усвоения и длительное обеспечение мышечных тканей аминокислотами — все эти особенности сочетает в себе Problend.

Количество питательных веществ в одной порции (1 ложка = 44 г) продукта:

• Энергетическая ценность 180 ккал
• Белок 23 г
• Всего жиров 3 г
• Холестерин 30 мг
• Всего углеводов 15 г
• в т.ч. клетчатка 1 г
• в т.ч. сахар 3 г
• Натрий 120 мг
• Калий 240 мг

Ингредиенты: protein blend, мальтодекстрин, Amino Blend, подсолнечное и/или соевое масло, масло кокоса, CLA, льняное масло, ксантановая камедь, целлюлозная камедь, каррагинат, моно- и диглицериды, ароматизаторы, сукралоза, ацесульфам калия, краситель (свекла).

Порций: ок 52

Рекомендации по применению: добавьте 1 мерную ложку в 200-300 мл воды или нежирного молока. Лучшее время для приема протеина: сразу после сна, до и после тренировки. В дни тренировок принимайте, по меньшей мере две порции в день, одна из которых сразу после тренировки. В дни отдыха принимайте не менее одной порции.

Противопоказания: индивидуальная непереносимость ингредиентов. Не использовать беременным и кормящим грудью. Держать в недоступном для детей и животных месте. Не является заменой здорового и сбалансированного питания. Перед применением проконсультируйтесь с врачом. Не является лекарственным средством.

Многокомпонентная биоконъюгация полисахарид-белок в разработке антибактериальных гликоконъюгатных вакцин-кандидатов

Описана новая синтетическая стратегия разработки поливалентных антибактериальных гликоконъюгатных вакцин. Подход включает использование многокомпонентного процесса на основе изоцианидов для конъюгации функционализированных капсульных полисахаридов S. pneumoniae и S. Typhi с белками-носителями, такими как дифтерийный и столбнячный токсоиды.Впервые полисахариды, функционализированные оксо- и карбоновыми кислотами, могут быть независимо или одновременно конъюгированы с иммуногенными белками посредством многокомпонентной реакции Ugi, что приводит к получению моно- или поливалентных мономолекулярных гликоконъюгатов в качестве кандидатов в вакцины. Несмотря на высокую молекулярную массу двух или трех реагирующих биомолекул, многокомпонентное биоконъюгирование оказалось высокоэффективным и воспроизводимым. Гликоконъюгаты, производные Ugi, показали заметную антигенность и вызвали хорошие титры функционально специфичных антител.Насколько нам известно, это единственный метод биоконъюгации, который позволяет за одну стадию встраивать два разных полисахаридных антигена в белок-носитель. Ожидается применение в области самоадъювантных, а в конечном итоге и противоопухолевых, многокомпонентных вакцин.

Эта статья в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

ДНК-опосредованная инженерия многокомпонентных кристаллов ферментов

Значение

Благодаря своей уникальной структуре и разнообразным каталитическим функциям белки представляют собой почти безграничный набор предшественников для создания функциональных супрамолекулярных материалов.Однако программирование сборки даже одного белка в упорядоченные сверхрешетки — сложная задача, и в настоящее время не существует универсальной стратегии совместной сборки нескольких белков с разным химическим составом поверхности или белков и неорганических наночастиц. Здесь мы используем высокоточные взаимодействия, характерные для «связей» ДНК-ДНК, чтобы направить сборку двух белков в шесть уникальных сверхрешеток, состоящих из одного белка, нескольких белков или белков и наночастиц золота.Важно отметить, что функционализированные ДНК белки сохраняют свои природные каталитические функции как в растворе, так и в кристаллическом состоянии.

Abstract

Способность предсказуемо контролировать совместную сборку нескольких наноразмерных строительных блоков, особенно с несопоставимыми химическими и физическими свойствами, такими как биомолекулы и неорганические наночастицы, имеет далеко идущие последствия для катализа, зондирования и фотоники, но является универсальной стратегией. для инженерных конкретных контактов между этими частицами является выдающейся задачей.Это особенно верно в случае белков, где типы возможных межчастичных взаимодействий многочисленны, разнообразны и сложны. Здесь мы исследуем концепцию обмена белок-белковых взаимодействий на взаимодействия ДНК-ДНК, чтобы направить сборку двух функционализированных нуклеиновыми кислотами белков с разным химическим составом поверхности в шесть уникальных решеток, состоящих из каталитически активных белков или комбинации белков и ДНК-модифицированные наночастицы золота. Программируемая природа взаимодействий ДНК-ДНК, используемая в этой стратегии, позволяет нам контролировать симметрию решетки и константы элементарной ячейки, а также состав и габитус получаемых кристаллов.Это исследование обеспечивает потенциально обобщаемую стратегию создания уникального класса материалов, которые используют преимущества различных морфологий, химического состава поверхности и функциональных возможностей белков для сборки функциональных кристаллических материалов.

ДНК-опосредованные стратегии сборки (1-3), которые используют преимущества жестких строительных блоков, функционализированных ориентированными олигонуклеотидами для создания объектов с четко определенными «валентностями», стали новыми мощными способами программирования образования кристаллических материалов ( 4, 5).С помощью таких методов можно создавать архитектуры с четко определенными параметрами решетки (6⇓⇓⇓⇓⇓ – 12), симметриями (4, 8, 10, 12) и композициями (10, 12, 13), но на сегодняшний день они были ограничены в первую очередь использованием твердых неорганических наночастиц (НЧ) или высокоразветвленных чистых нуклеиновых кислот (2, 14, 15). Напротив, самые мощные и универсальные наноструктурированные строительные блоки Природы — это белки, которые используются для осуществления подавляющего большинства процессов в живых системах (16). В отличие от большинства неорганических систем NP, белки могут быть получены в чистой и идеально монодисперсной форме, что делает их идеальными синтонами для супрамолекулярных ансамблей.Однако возможность конструировать решетки, состоящие из нескольких белков или белков и неорганических наноматериалов, была ограничена, а выбор строительных блоков белка часто ограничен структурными ограничениями, что ограничивает каталитические функции, которые могут быть включены в эти структуры. В настоящее время основные методы создания белковых решеток основаны на использовании естественных белок-белковых взаимодействий (17), взаимодействий между белками и лигандами на поверхности неорганических НЧ (17, 18), химии координации металлов (19), малых молекул лиганд-белковые взаимодействия (20–23), генетическое слияние белковых комплексов с определенной симметрией (24, 25) или ДНК-опосредованная сборка вирусов (26, 27).Здесь мы представляем новый метод воздействия на кристаллизацию белка путем обмена межбелковых взаимодействий на комплементарные олигонуклеотидно-олигонуклеотидные взаимодействия. Используя различные белки, функционализированные соответствующими олигонуклеотидами, наряду с правилами конструирования, введенными для неорганических систем (7, 8, 28), мы показываем, что различные комбинации функционализированных ДНК ферментов, а также ферментов и неорганических НЧ могут быть намеренно собраны в заранее заданные решетки и, в некоторых случаях, четко определенные формы кристаллов.Важно отметить, что ферменты сохраняют свои природные структуры и каталитические функции после обширной модификации их поверхности ДНК и сборки в кристаллические сверхрешетки. Эта работа является убедительной демонстрацией того, как ДНК можно использовать для сборки многих легко доступных функциональных белков в упорядоченные материалы, независимо от их атомного состава.

ДНК-опосредованная сборка и кристаллизация NP, разработанная нами (1, 4) и другими (5), требует, чтобы поверхность составляющих строительных блоков была модифицирована плотным монослоем радиально ориентированных олигонуклеотидов.Эта архитектура, также называемая эквивалентом программируемого атома (28) или конъюгатом сферической нуклеиновой кислоты (SNA) -NP, позволяет формировать поливалентные взаимодействия между частицами, гибридизованными с линкерными цепями, несущими короткие комплементарные липкие концы (рис.1 и рис. S1). Когда НЧ, несущие дополнительные липкие концы, объединяются, нагреваются до температуры, достаточной для разрушения этих многовалентных взаимодействий, а затем медленно охлаждаются до комнатной температуры, обратимое образование многих индивидуально слабых межчастичных взаимодействий в совокупности способствует образованию термодинамически стабильных монокристаллических сверхрешеток по сравнению с кинетически. захваченные аморфные агрегаты (11).Основываясь на этом принципе, включение функциональных белков в ДНК-опосредованные сверхрешетки должно быть возможным при условии, что их поверхности могут быть в достаточной степени функционализированы олигонуклеотидами, оставляя при этом их нативные структуры нетронутыми, что имеет решающее значение для сохранения их функциональности. Чтобы проверить эту гипотезу, мы реализовали двухэтапную схему реакции для присоединения олигонуклеотидов к поверхности белков в мягких условиях, тщательно охарактеризовали ДНК-функционализированные белки, чтобы гарантировать, что они сохраняют свои нативные структуры и функции, а затем наблюдали их ДНК-опосредованную сборку в монокристаллические сверхрешетки.

Рис. 1.

Синтез и характеристика конъюгатов белок-ДНК. ( A ) Карикатурные изображения крупного рогатого скота и каталаз Cg , показывающие их молекулярную топологию и расположение доступных на поверхности аминов (синие палочки). ( B ) Схема синтеза и сборки ДНК-функционализированных каталаз. Доступные на поверхности амины были модифицированы азидами, содержащими фрагменты NHS и N ₃ на противоположных концах ( i ), после чего ковалентно присоединенные азиды были конъюгированы с двумя отдельными 5′-DBCO-модифицированными цепями ДНК через не содержащий меди “ щелчок химия »( ii ).Гибридизация линкерных цепей с функционализированными ДНК белками ( iii ) с последующим смешиванием белков с комплементарными линкерами ( iv ) приводит к сборке белков в единичные клетки типа BCC или CsCl. ( C – E ) Сравнение гидродинамических диаметров нативных ( C ), N ₃ -функциональных ( D ) и ДНК-функционализированных ( E ) Cg каталаз, как определено DLS . ( F ) Сравнение катализируемых ферментами скоростей диспропорционирования H ₂ O ₂ в зависимости от концентрации субстрата для нативного (черные кружки), функционализированного ДНК [красного (цепь 1) и синего (цепь) 2) квадраты] и кристаллическая (голубые треугольники) Cg каталаза.( G ) Термический переход плавления шаблонных ДНК агрегатов, состоящих из Cg каталазы.

Результаты и обсуждение

Два варианта тетрамерного гемсодержащего фермента, каталазы [бычья каталаза и Corynebacterium glutamicum (« Cg ») каталаза], были использованы в качестве модельной системы для изучения ДНК-опосредованной сборки белки (рис.1 А ). Каждый вариант каталазы имеет сходную молекулярную топологию, но имеет различную структуру химически реактивных поверхностно доступных аминных функциональных групп.Путем добавления большого избытка (в ~ 3000 раз относительно концентрации белка) линкеров тетраэтиленгликоля, содержащих сложный эфир N -гидроксисукцинимида (NHS) и азидный фрагмент на противоположных концах (рис. 1 B , i , и рис. S2, , вставка ), эти доступные для поверхности амины были преобразованы в азиды с высокими выходами (75% и 83% всех доступных для растворителя первичных аминов на тетрамерный белковый комплекс для Cg и бычьих каталаз, соответственно). как определено масс-спектрометрией (рис.S3). Функционализация белков азидами была хорошо воспроизводимой (15,3 ± 0,3 и 12,2 ± 0,6 метки для бычьих и Cg каталаз, соответственно) в течение пяти независимых реакций с использованием трех различных партий белка. Затем модифицированные азидом белки были отдельно функционализированы двумя разными олигонуклеотидами (таблица S1) посредством штаммовой реакции циклоприсоединения («щелочная химия» без Cu) между поверхностно связанными азидами и дибензоциклооктином (DBCO; рис. S2, Вставка ) на 5′-концах синтетических олигонуклеотидов (рис.1 B , ii ). Эта стратегия привела к плотности функционализации ДНК 30-50 пмоль / см ² , как было определено по изменениям в УФ-спектре поглощения каждого конъюгата белок-ДНК (рис. S3). Эти значения сопоставимы с теми, которые достигаются с неорганическими наноматериалами аналогичного размера, ранее использовавшимися в схемах ДНК-опосредованной кристаллизации (12, 29). Дальнейшая характеристика каждого белкового конъюгата с помощью динамического светорассеяния (DLS) выявила увеличение их гидродинамических диаметров после функционализации ДНК с 11.От 7 или 12 нм до 24,3 и 25 нм для бычьей каталазы и Cg соответственно, что согласуется с образованием оболочки из олигонуклеотидов, радиально ориентированных от ядер белков (рис. 1 C – E и рис. S2) .

Белки, модифицированные азидом и ДНК, были всесторонне охарактеризованы, чтобы гарантировать, что они остаются свернутыми и функциональными. Структура каждого белка была исследована с помощью спектроскопии УФ-видимого и кругового дихроизма (КД), которые предоставляют структурную информацию, относящуюся к окружающей среде, окружающей активный центр гема, и глобальной вторичной структуре белка, соответственно (рис.S4 и S5). Оба метода предполагают, что структура нативного белка остается в значительной степени неизменной после функционализации азидами или ДНК. Сохранение каталитической функциональности ДНК-функционализированных белков определяли спектрофотометрически путем мониторинга уменьшения УФ-поглощения (при 240 нм) пероксида водорода (H ₂ O ₂ , ε ₂₄₀ = 43 M ^-1 ⋅cm ⁻¹ ) при катализируемом каталазой диспропорционировании на H ₂ O и O ₂ (рис.1 F и рис. S6) (30). Начальная скорость этой реакции имеет первый порядок по отношению к концентрации H ₂ O ₂ , когда используются миллимолярные концентрации субстрата и относительно низкие (наномолярные) концентрации фермента. Стандартные константы скорости были подобны для ДНК-функционализированных ферментов и их нативных аналогов и хорошо согласовывались с ранее опубликованными отчетами (30), что убедительно свидетельствует о том, что плотная оболочка ДНК, прикрепленная к поверхности каждого варианта каталазы, не оказывает значительного влияния на доступ субстрата к активный сайт или вызвать пагубные изменения в его структуре.Напротив, когда ДНК-функционализированные белки нагревали выше температуры их развертывания перед анализом, разложения H ₂ O ₂ не наблюдалось (рис. S6). Это открытие демонстрирует, что увеличение скорости, наблюдаемое в присутствии функционализированных ДНК белков, происходит от интактных активных сайтов, а не от пероксидазной активности, возникающей из-за свободного гема или гема, встроенного в матрицу развернутых белков и ДНК.

Затем мы определили, приняли ли конъюгаты белок-ДНК ДНК-зависимые свойства, характерные для конъюгатов SNA-неорганические NP.Эти конъюгаты образуют поливалентные взаимодействия с частицами, несущими комплементарные олигонуклеотиды, и эти взаимодействия характеризуются высоко кооперативным переходом между собранным и разобранным состояниями при постепенном повышении температуры. Каждый конъюгат белок-ДНК был независимо гибридизован с комплементарным олигонуклеотидом, несущим одноцепочечную липкую концевую последовательность (5′-AAGGAA-3 ‘или 5′-TTCCTT-3’; фиг. 1 B , iii и таблица S1). Когда белки, несущие линкеры с дополнительными липкими концами, были объединены, или когда любой белок был объединен с конъюгатом SNA-золотая наночастица (AuNP) (диаметр 10 нм) с дополнительными липкими концами, быстрое увеличение мутности раствора и постепенное скопления агрегатов не наблюдалось.Примечательно, что это событие агрегации не происходило при объединении частиц с некомплементарными липкими концами, что исключает возможность неспецифических взаимодействий между белками, белками и поверхностью AuNP или белками и ДНК. Растворы, содержащие эти шаблонные агрегаты ДНК, медленно нагревали, что приводило к резкому увеличению их экстинкции при 260 нм (рис. 1 G и рис. S7). Для агрегатов, содержащих только ДНК-функционализированные белки, этот переход является результатом дегибридизации двухцепочечной ДНК в гиперхроматическую одноцепочечную ДНК при диссоциации агрегатов, тогда как для агрегатов, содержащих смесь ДНК-функционализированных белков и конъюгатов SNA-AuNP, увеличение в экстинкции во многом связано с изменением оптических свойств AuNPs.Температуры плавления и значения полной ширины на полувысоте (FWHM) для этих переходов были аналогичны тем, которые наблюдались для конъюгатов SNA – NP с неорганическими ядрами (12, 29).

Затем мы определили, применимы ли правила дизайна, разработанные для конъюгатов SNA-неорганические NP (8, 28), к сборке ДНК-функционализированных белков. Ранее мы показали, что когда сферические конъюгаты SNA-AuNP с идентичными размерами отдельно функционализируются линкерами, несущими не самокомплементарные липкие концы, термодинамически благоприятная решетка является объемно-центрированной кубической.Мы определяем эти решетки как объемно-центрированные кубические (ОЦК) типа, а не как хлорид цезия (CsCl), потому что ядерные НЧ идентичны, несмотря на то, что они функционализированы с помощью различных последовательностей ДНК. Чтобы проверить, образуют ли ДНК-функционализированные белки похожие решетки, агрегаты, содержащие эквимолярное соотношение двух белков, или бинарную систему, состоящую из белка и конъюгата SNA-AuNP, нагревали до температуры выше их точки плавления, но ниже температуры который начинает разворачиваться, и медленно охлаждают до 20 ° C со скоростью 0.01 ° C / мин для стимулирования образования термодинамически стабильного продукта. Недавно мы показали, что по сравнению с альтернативной процедурой, когда агрегаты отжигаются при температуре немного ниже их температуры плавления, медленное охлаждение растворов, содержащих НЧ, из диссоциированного состояния способствует образованию монокристаллов по сравнению с поликристаллическими агрегатами (11). Скорость 0,01 ° C / мин была определена эмпирически после того, как было замечено, что более высокие скорости охлаждения дают плохо определенные монокристаллы или поликристаллические агрегаты (11).Используя эту процедуру, каталаза Cg собрана в сверхрешетки с BCC-симметрией и расстоянием между частицами 25,4 нм, как определено из радиально усредненной одномерной картины малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) (рис. 2 A ). Это расстояние между частицами согласуется с измеренным гидродинамическим диаметром ДНК-модифицированной каталазы Cg (рис. 1 E и рис. S2). Также наблюдались дополнительный дифракционный пик при 0,022 Å ^–1 и плечо при 0,03 Å ^–1 , что свидетельствует о наличии отдельной решетки, изоструктурной с CsCl.Кристаллы, образованные из трех дополнительных комбинаций белок-белок, также давали картины рассеяния, характерные для решеток CsCl-типа, хотя нельзя исключать наличие ОЦК-решетки с аналогичными межчастичными расстояниями (рис. 2 B – D и таблица S2). Формирование решеток с симметрией типа CsCl, а не с симметрией BCC, из почти идентичных вариантов белков предполагает, что, хотя белки, расположенные в каждой уникальной позиции решетки, как и ожидалось, образуют связи с восемью ближайшими соседями, они также принимают различные ориентации.Это наблюдение предполагает, что уникальная анизотропия формы и неоднородная химия поверхности строительных блоков белка влияет на ДНК-опосредованную сборку сверхрешетки способом, который не наблюдался при использовании традиционных конъюгатов SNA-NP, и может быть использован в будущих усилиях по проектированию для формирования решеток с новыми симметрии.

Рис. 2. Данные МУРР

для сверхрешеток белок – белок ( A – D ) и белок – AuNP ( E и F ). На каждой панели показано сравнение экспериментально наблюдаемых 1D-моделей SAXS (красный) и теоретических предсказаний (черные или голубые следы) для сверхрешеток, содержащих белок.Схематическое изображение компонентов и элементарной ячейки каждого типа сверхрешетки показано в верхней части каждой панели, где Cg каталаза, бычья каталаза и AuNP изображены в виде красной карикатуры, голубой карикатуры или золотой сферы, соответственно. . Сверхрешетки изоструктурны ( A ) смеси ОЦК (синяя теоретическая кривая) и CsCl (черная теоретическая кривая), ( B – D ) CsCl и ( E и F ) простой кубической форме.

Поскольку сечения рассеяния белков относительно AuNPs пренебрежимо малы, ожидается, что бинарные решетки белок-AuNP будут давать картины рассеяния, которые зависят исключительно от расположения AuNPs внутри решетки.Действительно, когда ДНК-функционализированные белки были объединены в соотношении 1: 1 с конъюгатами SNA-AuNP, несущими линкеры с дополнительными липкими концами, полученные решетки типа CsCl давали простые кубические модели рассеяния (рис. 2 E и F ). . В этих решетках белок действует как трехмерный спейсер, который эффективно удаляет позиции в решетке, которые в противном случае были бы заняты AuNPs. Возможность комбинировать два типа наноматериалов с такими несопоставимыми физическими и химическими свойствами без значительного изменения компактной трехмерной структуры мягкого строительного блока на основе белка подчеркивает широкую обобщаемость ДНК-опосредованной сборки и может быть полезна при сборке многофункциональных материалов.

Микромасштабные морфологии кристаллов белка были исследованы с помощью сканирующей просвечивающей электронной микроскопии образцов, залитых диоксидом кремния (для бинарных систем белок-Au) или отрицательно окрашенных (для решеток, состоящих только из ДНК-функционализированных белков) (рис. 3 и рис. S8). ). Микрофотографии обоих образцов демонстрируют равномерное образование монокристаллов размером 1–7 мкм в каждом измерении. Бинарные кристаллы белок-AuNP демонстрируют четкие грани, гексагональные и квадратные домены, подобные тем, которые ранее наблюдались для конъюгатов SNA-AuNP, которые собираются в ромбические додекаэдры (11).Это происходит несмотря на то, что для бинарных кристаллов Au – белок включение белкового спейсера приводит к простому кубическому расположению AuNP. Изображения с большим увеличением монокристалла с бинарным составом белок-AuNP (рис. 3 B ) показали замечательную степень упорядоченности, с четко различимыми стопками отдельных наночастиц (рис. 3 B , вставка ). Точно так же плоскости решетки можно было визуализировать в отрицательно окрашенных образцах, приготовленных из кристаллов каталазы Cg (рис.3 D ).

Рис. 3.

Исследование монокристаллических сверхрешеток методом просвечивающей электронной микроскопии. Микрофотографии ПЭМ с низким ( A ) и высоким ( B ) увеличением гибридных сверхрешеток Cg каталаза – AuNP, демонстрирующие однородное формирование ожидаемого габитуса кристалла ромбического додекаэдра. Карикатурные изображения различных ориентаций ромбического додекаэдра показаны бок о бок с экспериментально наблюдаемыми сверхрешетками с совпадающими ориентациями. Вставка в B показывает высокую степень ближнего порядка между AuNP внутри монокристалла.( C и D ) ПЭМ-изображения с малым и большим увеличением сверхрешеток, состоящих из Cg каталазы. ( D ) ПЭМ-изображение с большим увеличением одиночного кристалла каталазы Cg с четко видимыми плоскостями решетки, демонстрирующее его монокристаллическую природу. (Масштабные полосы: 5 мкм для A и C , 500 нм для B и 200 нм для D ).

Кристаллы, состоящие из каталазы Cg , использовали в анализах разложения H ₂ O ₂ , как описано выше, чтобы определить, остаются ли ферменты активными после процесса кристаллизации.Как и в случае свободных в растворе нативных или ДНК-функционализированных ферментов, скорость разложения кристаллами H ₂ O ₂ показала линейную зависимость от концентрации субстрата (рис. 1 F и рис. S6 I ). , хотя кажущиеся константы скорости уменьшились в ∼20 раз. Подобное снижение каталитической эффективности ранее наблюдалось при исследованиях препаратов кристаллических ферментов, особенно для высокоэффективных ферментов, где диффузия в кристалл является ограничивающим фактором (31).Важно отметить, что ферменты можно было легко рециркулировать после катализа центрифугированием и сохранять полную каталитическую активность в течение по крайней мере пяти циклов катализа (рис. S6 J ). Анализ нерастворимого материала методом SAXS после последнего цикла катализа подтвердил, что кристаллическая решетка осталась нетронутой (рис. S6 K ).

Conclusions

Несмотря на заметные недавние достижения (32, 33), дизайн de novo белок-белковых взаимодействий, особенно для образования супрамолекулярных структур за пределами димерных комплексов, остается трудным из-за отсутствия универсальных мотивов взаимодействия (34).Напротив, взаимодействия спаривания олигонуклеотидных оснований хорошо изучены, формируются с высокой точностью и широко используются в качестве средства для сборки различных супрамолекулярных форм, которые могут действовать как каркасы для организации сборки внешних молекул, включая белки или белковые вирусы. капсиды (35⇓⇓⇓⇓ – 40). Заменив формирование белок-белковых взаимодействий гибридизацией олигонуклеотидов, мы показали, что кристаллические сверхрешетки могут быть собраны из одного белка, нескольких белков или комбинации белков и AuNP.Эта стратегия должна обеспечивать средства для программирования сборки сложных биоматериалов (например, ферментных каскадов или гибридных неорганических органических решеток) из функциональных белков независимо от их аминокислотного состава или молекулярной топологии. В будущих модификациях этой стратегии также могут быть использованы преимущества анизотропной формы и неоднородного химического состава поверхности белков, чтобы обеспечить образование решеток, которые ранее не исследовались.

Материалы и методы

Все олигонуклеотиды были синтезированы на твердых носителях на синтезаторе олигонуклеотидов Mermade 48 (MM48) с использованием реагентов, полученных от Glen Research и очищенных методом RP-HPLC.Цитратные AuNP с номинальным диаметром 10 нм были получены от Ted Pella и функционализированы ДНК, как описано ранее (4, 8). Вкратце, ~ 5 нмоль соответствующего 5′-тиолированного олигонуклеотида добавляли на миллилитр (мл) AuNP, после чего добавляли SDS до конечной концентрации 0,01%, и полученный раствор инкубировали в течение 4 часов при комнатной температуре. Аликвоты 5 М NaCl добавляли к раствору с шагом 0,1 М в течение 3 ч до достижения конечной концентрации 0,5 М NaCl.Затем этому раствору позволяли инкубироваться в течение ночи при комнатной температуре, чтобы максимизировать нагрузку ДНК на поверхность AuNP. Функционализированные ДНК частицы очищали посредством трех раундов центрифугирования при 21 130 × g с последующим ресуспендированием полученного осадка в 1 мл PBS. Концентрации частиц определялись на основе спектров поглощения в УФ и видимой областях (Varian Cary 5000) с использованием молярного коэффициента экстинкции (ε ₅₂₀ ) 9,55 × 10 ⁷ M ^-1 см ^-1 (предоставлено Тедом Пелла. ; www.tedpella.com/gold_html/gold-tec.htm). Каталазы

крупного рогатого скота и Cg (Sigma) были заменены на PBS с помощью ультрафильтрации (Amicon Ultra; 100 кДа), и их чистота была подтверждена с помощью SDS / PAGE. Оба белка работали как единый молекулярный вид с ожидаемой молекулярной массой (~ 60 кДа на мономер) и поэтому использовались в том виде, в каком они были получены. Перед химической функционализацией каждый белок концентрировали и заменяли на буфер, содержащий 100 мМ бикарбоната натрия (pH 9, 0,5 М NaCl), путем ультрафильтрации.Концентрации белка определяли с помощью спектроскопии поглощения в УФ-видимой области с использованием коэффициента молярной экстинкции (ε ₄₀₅ ), равного 324000 M ^-1 cm ^-1 (41).

К 100-мкл раствору, содержащему 50 мкМ белка в 100 мМ буфере бикарбоната натрия (pH 9, 0,5 М NaCl), добавляли примерно 6 мг линкера NHS-PEG ₄ -N ₃ (Thermo Scientific; рис. С2, Врезка ). Реакции между поверхностными аминами и NHS-PEG ₄ -N ₃ давали возможность протекать при 25 ° C в течение 2 часов при встряхивании при 1000 об / мин на встряхивателе Benchmark Multi-therm.Функционализированные азидом белки очищали эксклюзионной хроматографией с использованием колонок NAP10 (GE Healthcare), уравновешенных PBS (pH 7,4). Количество присоединенных линкеров определяли с помощью MALDI-MS на масс-спектрометре Bruker Autoflex III (фиг. S3), исходя из добавленной массы 274 Да на линкер.

Каждый модифицированный азидом белок был отдельно функционализирован двумя отдельными олигонуклеотидами, содержащими 5′-концевую часть DBCO. Типичные реакции содержали 3 нмоль белка и 1 мкмоль указанного олигонуклеотида в PBS (0.5 М NaCl). Реакции инкубировали в течение 3 дней при 25 ° C при встряхивании при 1000 об / мин на встряхивателе Benchmark Multi-therm, после чего непрореагировавшую ДНК удаляли из реакционных растворов с помощью 10 циклов ультрафильтрации (центробежные фильтры Millipore Amicon Ultra-15). Отношение олигонуклеотид / белок для каждого функционализированного ДНК белка определяли с помощью спектроскопии поглощения в УФ-видимой области (фиг. S3).

DLS-эксперименты были выполнены на Malvern Zetasizer Nano. Каждый образец содержал 1 мкМ нативной каталазы, функционализированной азидом или ДНК.Представленные спектры и гидродинамические диаметры (рис. 1 C – E и рис. S2) основаны на распределении интенсивности и являются средним значением трех измерений.

УФ-видимая абсорбция и спектроскопия КД использовали для исследования структур нативных, N ₃ — и ДНК-функционализированных вариантов каталазы (фиг. S4 и S5). Спектры поглощения в УФ-видимой области регистрировали в кювете с длиной пути 1 см, содержащей раствор ~ 1 мкМ белка в PBS (0,5 М NaCl). Спектры КД записаны на спектрофотометре Jasco J-818 в кювете с длиной пути 1 мм.Все образцы, содержащие белок, были приготовлены в концентрации 300 нМ в PBS (0,5 М NaCl). Исходные значения эллиптичности (миллиградусы) были преобразованы в Δε (мМ ^-1 · см ^-1 ), а полученные спектры сглажены с использованием алгоритма Савицкого – Голея в программе Igor Pro (Wavemetrics). Спектры функционализированных азидом белков сравнивали непосредственно с их нативными аналогами (фиг. S4).

Спектры КД неконъюгированных 5′-DBCO-содержащих олигонуклеотидов были получены из образцов, приготовленных при концентрации ∼15 мкМ.Затем значение Δε каждой цепи ДНК умножали на соотношение ДНК / белок, рассчитанное для каждого варианта белка (таблица S1). Теоретический спектр каждого функционализированного ДНК белка рассчитывали путем суммирования спектра нативного белка и спектра ДНК, умноженных на ожидаемое соотношение ДНК / белок (фиг. S5).

Диспропорционирование H ₂ O ₂ в H ₂ O и O ₂ наблюдали спектрофотометрически, по существу, как описано ранее (30).Вкратце, аликвоту 10 мкл нативной или функционализированной ДНК каталазы добавляли из исходного раствора (100 нМ) в кювету с мешалкой, содержащую указанную концентрацию H ₂ O ₂ в 1000 мкл PBS (0,5 M NaCl. ). После добавления каталазы оптическую плотность при 240 нм непрерывно контролировали в течение 1 мин. Затем рассчитывали скорости реакции по наклону начальных линейных участков этих следов, используя значение H ₂ O _{2 240} , равное 43 M ^-1 см ^-1 .Каждая точка данных представляет собой среднее значение трех испытаний (рис. S6). Стандартные константы скорости ( k _app ) были рассчитаны для каждой концентрации H ₂ O ₂ , а среднее значение представлено на рис. S6 H . Чтобы проверить, связана ли наблюдаемая каталитическая активность с присутствием интактной свернутой каталазы, а не свободным порфирином или порпирином, встроенным в матрицу развернутого белка и ДНК, были также проведены ферментные анализы с использованием ДНК-функционализированных белков, которые были развернуты путем инкубации при 60 ° С. ° C в течение 10 мин (рис.S6).

Кристаллы белка (собранные, как описано ниже) выделяли четырьмя циклами центрифугирования при 2348 × g . Общую концентрацию белка, содержащегося в очищенных кристаллах, определяли путем регистрации их спектра поглощения в УФ-видимой области при 40 ° C. Затем кристаллы разбавляли до конечной концентрации белка 100 нМ и тестировали их каталитическую активность (фиг. 1 F и фиг. S6). Чтобы проверить возможность повторного использования кристаллов фермента, их инкубировали с 15 мМ H ₂ O ₂ в течение 10 минут и центрифугировали для сбора оставшегося нерастворимого материала.После этой обработки как супернатант, так и нерастворимые материалы тестировали на каталитическую активность (рис. S6 J ). Этот процесс был повторен пять раз, после чего был получен спектр МУРР, чтобы убедиться, что кристаллическая решетка осталась нетронутой (рис. S6 K ).

ДНК-функционализированных белков и конъюгатов AuNP-SNA гибридизовали с комплементарными линкерными цепями путем добавления 100 экв. Соответствующего линкера к раствору, содержащему 300 нМ указанного белка в PBS (0.5 М NaCl). Белковые агрегаты были собраны путем смешивания одного функционализированного ДНК белка, отдельно гибридизированного с двумя разными линкерами, двумя разными ДНК-функционализированными белками, каждый из которых был гибридизирован с линкером, комплементарным другому, или ДНК-функционализированным белком и SNA. Конъюгат –AuNP отдельно гибридизуется с комплементарными линкерами. Полученные агрегаты добавляли к 1000 мкл PBS (0,5 M NaCl) до конечной концентрации частиц 15 нМ и их температур плавления, определенных с помощью спектроскопии поглощения в УФ-видимой области (рис.1 G и рис. S7). Первая производная каждой кривой плавления была рассчитана для определения T _м и FWHM каждого образца.

Кристаллы были собраны путем нагревания агрегатов с матрицами ДНК, состоящих из линкерно-гибридизированных ДНК-функционализированных белков или линкерно-гибридизированного белка и конъюгата SNA-AuNP выше их температур плавления (43 ° C), и медленного охлаждения их до комнатной температуры при со скоростью 0,01 ° C / мин. Недавно было показано, что эта процедура способствует образованию монокристаллических сверхрешеток по сравнению с поликристаллическими (11).

Эксперименты SAXS проводились на линии пучка DuPont – Northwestern – Dow Collaborative Access Team (DND-CAT) усовершенствованного источника фотонов (APS) Аргоннской национальной лаборатории. Эксперименты проводились с коллимированным рентгеновским излучением 10 кэВ (длина волны 1,24 Å), калиброванным по стандарту бегената серебра. Образцы переносили в кварцевые капилляры диаметром 1,5 мм (Charles Supper) и их двумерные диаграммы рассеяния записывали in situ на детектор области ПЗС. Использованное время экспозиции составляло 0,5 и 5 с для решеток Au – белок и гибридных решеток, содержащих только белок, соответственно.Данные одномерного рассеяния, представленные на рис.2, были получены путем радиального усреднения двумерных данных для получения графиков зависимости интенсивности рассеяния от вектора рассеяния q : q = 4π⁡sin⁡θ / λ,

, где θ — половина угла рассеяния, а λ — длина волны используемого рентгеновского излучения.

Все теоретические рентгенограммы были рассчитаны с использованием пакета программ PowderCell , который можно бесплатно получить в Федеральном институте исследования и испытаний материалов (www.ccp14.ac.uk/ccp/web-mirrors/powdcell/a_v/v_1/powder/e_cell.html). Хотя это программное обеспечение было первоначально разработано для расчета структурных факторов для решеток на основе атомных составляющих, также было показано, что оно позволяет генерировать теоретические картины рассеяния для сверхрешеток NP, которые хорошо согласуются с экспериментальными данными. Для бинарных сверхрешеток, собранных из белков и AuNP, где в результирующей картине рассеяния преобладают AuNP и, что характерно для простой кубической решетки, выбор атома является произвольным.То же верно и для решеток типа BCC, состоящих из одного белка. Для создания смоделированных дифракционных картин для решеток типа CsCl, состоящих из одного или двух белков, были выбраны атомы с одинаковой электронной плотностью. Положения дифракционных пиков на смоделированных картинах рассеяния хорошо совпадали с экспериментально наблюдаемыми.

Расстояние до ближайшего соседа d для каждого типа решетки было рассчитано на основе положения первого пика рассеяния q ₀ с использованием следующего уравнения: d = (110) (Cq0),

где d — расстояние в нанометрах между двумя частицами, q ₀ — положение начального пика рассеяния в 1 / ангстрем, а C — константа, которая коррелирует расстояние между двумя ближайшими соседями NP и расстояние между [ hkl ] плоскостей, связанных с первым пиком рассеяния.Значения C , q _o , d и параметры решетки сведены в Таблицу S2.

Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) визуализация проводилась на сканирующем просвечивающем электронном микроскопе Hitachi HD2300, работающем при 200 кэВ в режиме SE или Z -контраст. Бинарные сверхрешетки, состоящие из конъюгатов SNA-AuNP и ДНК-функционализированных белков, были встроены в аморфный кремнезем, как описано ранее (11, 42). Эта процедура необходима для предотвращения коллапса опосредованных ДНК решеток во время подготовки образцов и визуализации в вакууме.Аликвоту 5 мкл этих сверхрешеток, залитых диоксидом кремния, наносили по каплям на покрытую углеродом медную сетку, и избыток жидкости удаляли промоканием фильтровальной бумагой Whatman. Сверхрешетки, состоящие исключительно из ДНК-функционализированных белков, окрашивали 2% (масс. / Об.) Раствором уранилацетата для получения достаточного контраста для визуализации.

Благодарности

Мы благодарим Byeongdu Lee за помощь в интерпретации данных SAXS. C.A.M. выражает признательность за поддержку со стороны Управления помощника министра обороны по исследованиям и разработкам, Программы стипендий факультета науки и инженерии Министерства обороны / национальной безопасности в рамках награды N00014-15-1-0043 и Управления научных исследований ВВС США в рамках премии FA9550- 11-1-0275.Эксперименты SAXS проводились на линии луча группы совместного доступа Dupont – Northwestern – Dow в APS, Аргоннская национальная лаборатория. Использование APS было поддержано Министерством энергетики (DE-AC02-06Ch21357). Работа с просвечивающим электронным микроскопом проводилась в Центре электронного зондирования при Центре NUANCE Северо-Западного университета.

Сноски

• Вклад авторов: J.D.B., E.A. и C.A.M. спланированное исследование; J.D.B. и Э.А. проведенное исследование; Дж.D.B., E.A. и C.A.M. проанализированные данные; и J.D.B. и C.A.M. написал газету.

• Рецензенты: MBF, Калифорнийский университет, Беркли; и C.M., Университет Пердью.

• Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1503533112/-/DCSupplemental.

Скорость оседания монохроматической многокомпонентной флуоресценции для исследования высокоаффинных белковых взаимодействий

Существенные изменения:

Данные и их анализ отличаются высоким качеством и тщательностью.Метод представляет собой значительный шаг вперед и может быть применим к широкому кругу задач. Однако рукопись должна быть улучшена, чтобы сделать ее доступной для широкой аудитории. Во многих случаях используется терминология, которая, вероятно, не знакома большинству читателей и не знакома со специальными знаниями и неявно предполагается, что она присутствует. Авторам следует внимательно просматривать свою рукопись и обильно добавлять / исправлять, чтобы она стала доступной для широкой аудитории, не жертвуя деталями и строгостью.

Мы высоко ценим положительные отзывы о качестве и полезности метода и согласны с тем, что он значительно выиграет от большей доступности для более широкой аудитории. Мы приложили значительные усилия для достижения этой цели.

Мы представили новый рисунок 1, на котором показаны основы седиментационного эксперимента, чтобы прояснить некоторые необходимые операционные термины, такие как «граница», «плато» и «коэффициент седиментации». Дополнительным преимуществом этого метода является беспрепятственное выделение уникального потенциала этого метода для изучения взаимодействия белков.В этом заключается суть техники и, как таковая, является хорошей отправной точкой как для экспертов, так и для неспециалистов. Соответственно, введение было немного расширено.

Кроме того, мы изменили рукопись, чтобы исключить ссылки на более технические аспекты (такие как уравнение Ламма, коэффициенты трения и параметры гидродинамического масштабирования), которые не являются центральными для нового метода. Мы обнаружили, что эти аспекты могут быть хорошо освещены в разделе методов, наряду с другой технической информацией, с некоторой дополнительной пояснительной информацией и ссылками.

— На рисунке 2 полидисперсность определяется с использованием нового метода. Возможно, силу этого результата можно было бы более четко проиллюстрировать, если бы данные были представлены бок о бок с «традиционным» анализом — таким как c (s), снабженный радиальным независимым шумом для учета обесцвечивания. Кроме того, на этикетках spec 1 и spec 2 можно было бы более четко обозначить, что они означают — это не сразу очевидно.

Мы согласны с тем, что это очень полезное дополнение для выделения характеристик сигналов psFP способом, о котором мы раньше не думали.

Как и было предложено, мы добавили новые панели к этому рисунку (теперь рисунок 3), чтобы показать, как традиционный анализ терпит неудачу, даже если попытаться зафиксировать убывающие сигналы плато с зависящими от времени смещениями базовой линии. (Хотя радиально-инвариантные зависящие от времени изменения базовой линии являются важным компонентом данных рэлеевской интерференции, нет никаких физических причин для разрешения таких изменяющихся во времени смещений при анализе данных FDS-SV, и обычно отличные совпадения могут быть достигнуты с постоянным базовый уровень, если используется правильная модель.) Большое несоответствие этой модели самозванца, особенно в начальных границах, подчеркивает влияние изменения сигнала psFP на измеренные граничные амплитуды, а не только на плато, и поэтому является очень полезным расширением, в частности, для обсуждения данных из смесь rsEGFP2 / FITC-BSA. Для смеси, включающей Падрона, стандартный анализ не работает еще более четко, подтверждая предыдущий пункт.

Мы также согласны с тем, что метки на графиках распределения были не очень четкими, и мы улучшили это в новой версии.

— За рукописью будет проще следить, если к рисункам добавить несколько дополнительных простых схем концепций или методологического плана. Например: а) небольшой рисунок модели связывания и то, как два компонента сигнала соотносятся с этой моделью связывания на рисунке 8b) Рисунок 5: Сканирование проводилось через равные промежутки времени? Если это так, было бы полезно показать на графике, когда произошло 2-минутное воздействие. Была бы полезна диаграмма времени событий. C) Рисунок 1: трудно увидеть разные сканы — возможно, покажет меньше сканов? И что такое фиолетовые сканы? Они работают параллельно с клетками AUC.Также неясно, какова последовательность событий при сборе этих данных. Возможно, диаграмму, показывающую временной ряд событий, можно было бы использовать для более ясной иллюстрации концепции рядом с данными.

Мы благодарим рецензентов за поддержку добавления дополнительных диаграмм. Мы следовали этой рекомендации и считаем, что они значительно проясняют концепции. По конкретным пунктам:

a) Мы включили рисунок схемы связывания GluA2-ATD и GluA3-ATD с конкурентной гомо- и гетеродимеризацией в качестве нового рисунка 7.Для большей ясности на схемах представлены индексы, чтобы лучше различать различные значения Kd.

б) Мы включили схему хронирования событий во время экспериментов с миганием на рис. 5 (теперь рис. 6). Мы также пояснили в легенде к рисунку, что визуальный разрыв в основном возникает не из-за длительного времени между сканированиями (он увеличивается только на 50%, чтобы приспособиться к экспозиции 405 нм), а из-за значительного изменения величины граничного сигнала. На первый взгляд, есть тенденция сравнивать неэквивалентные точки на границе распространения, но при более внимательном рассмотрении можно заметить, что средние точки границы не так далеко друг от друга.

c) На Рисунке 1 (теперь Рисунок 2) мы обменивались данными на панелях c и e, чтобы лучше отображать сканированные изображения. Однако отдельные точки данных по-прежнему трудно увидеть. В основе проблемы лежит тот факт, что многие сканы пересекаются, что обычно не происходит в традиционных SV.

Чтобы решить эту проблему по-другому, мы добавили видеоролики для всех процессов седиментации, показанных на рис. 2b — 2e. Они упоминаются в легенде рисунка и позволяют очень четко и недвусмысленно исследовать эволюцию сигнала во времени.Связанные видео должны быть легко извлечены с веб-сайта eLife напрямую или по ссылкам, встроенным в pdf статьи.

Тем не менее, мы считаем полезным разрешить визуальное сравнение различных типов временной модуляции в параллельных наложенных графиках, поскольку такие наложенные графики, такие как панель b, являются традиционной формой представления данных SV. Мы экспериментировали с различными форматами и пришли к выводу, что расширенная цветовая схема радуги от пурпурно-сине-зелено-красного работает лучше всего.Уменьшение количества сканирований не всегда дает значительное улучшение общей ясности, поскольку оно имеет недостаток в том, что усложняет отслеживание временной прогрессии. Однако мы улучшили разрешение графиков, что должно позволить читателю увеличивать масштаб при чтении электронной копии.

Наконец, временная последовательность событий теперь должна быть более ясной благодаря новой схеме на рисунке 6 и помощи фильмов.

— Подраздел «Применение к гетеромерам GluA2 — GluA3 ATD»: данные GluA3 должны быть показаны для полноты, возможно, добавлены на рисунок 6b.

Спасибо за это предложение. На пересмотренном рисунке (теперь Рисунок 8) показаны запрошенные данные rsEGFP2-GluA3.

https://doi.org/10.7554/eLife.17812.022

границ | Селективный перенос питательных веществ в бактериях: системы многокомпонентных транспортеров Reign Supreme

Введение

Все бактерии должны собирать питательные вещества из окружающей среды, чтобы выжить. Клеточный репертуар белков-переносчиков отвечает как за поглощение в клетку необходимых питательных веществ, таких как углеводы, аминокислоты и металлы, так и за отток токсинов и антимикробных агентов из клетки (Saier, 2000).Таким образом, белки-переносчики играют ключевую роль в колонизации бактерий, патогенезе и устойчивости к противомикробным препаратам (Putman et al., 2000; Brown et al., 2008; Siegel and Weiser, 2015). В отличие от канальных белков, которые катализируют высокий поток молекул вниз по градиенту концентрации, переносчики могут сочетать восходящую транслокацию субстрата с перемещением ионов по их электрохимическому градиенту (вторичные активные переносчики) или с помощью таких процессов, как гидролиз АТФ (первичный активные транспортеры).Эти процессы позволяют бактериям поглощать питательные вещества, которых может быть недостаточно (Nikaido and Saier, 1992).

Существует много различных семейств белков-переносчиков бактерий с разными укладками, субстратной специфичностью и механизмами транспорта. В этом обзоре мы фокусируемся на транспортных системах, которые используют субстрат-связывающий белок (SBP) для доставки питательных веществ к мембранному компоненту. Эти типы транспортных систем очень специфичны к субстрату, что, как было показано, обеспечивает конкурентное преимущество патогенным бактериям во время колонизации и инфицирования; например, поглощение углеводов, таких как сиаловая кислота и фукоза (Almagro-Moreno and Boyd, 2009; Ng et al., 2013), аминокислоты, такие как l-глутамат (Colicchio et al., 2009), и ионы металлов, такие как цинк (Nielubowicz et al., 2010) и железо (Perry et al., 2015). Считается, что многокомпонентные переносчики особенно полезны в средах с низкой доступностью питательных веществ и на различных стадиях инфекции, когда бактерии могут активировать переносчики в соответствии с их средой (Sanchez-Ortiz et al., 2021).

Два важных семейства многокомпонентных активных транспортеров представляют особый интерес: широко изученные транспортеры АТФ-связывающих кассет (ABC) и менее изученные трехкомпонентные АТФ-независимые периплазматические транспортеры (TRAP).ABC-транспортеры встречаются во всех царствах жизни, при этом многие эукариотические ABC-транспортеры участвуют в болезненных состояниях (Gerlach et al., 1986; Gros et al., 1986; Hyde et al., 1990; Higgins, 1992; Borst and Elferink, 2002). ; Wolf et al., 2012). Роль переносчиков ABC в патогенности бактерий хорошо известна (Tanaka et al., 2018), и классы ABC, у которых отсутствуют гомологи у эукариот, были изучены как потенциальные мишени для лекарств против грамположительных бактерий (Counago et al., 2012). Напротив, транспортеры TRAP не обнаруживаются у эукариот и присутствуют только у бактерий и архей (Forward et al., 1997; Келли и Томас, 2001; Фишер и др., 2010; Маллиган и др., 2011). Более того, транспортеры TRAP важны для колонизации хозяина и устойчивости патогенными бактериями (Severi et al., 2005; Almagro-Moreno and Boyd, 2009; Jenkins et al., 2010), что представляет собой привлекательную терапевтическую мишень. Эта связь между переносом TRAP и патогенностью подробно рассмотрена Rosa et al. (2018).

Транспортеры ABC и TRAP значительно различаются по последовательности, структуре и механизму транспорта.ABC-транспортеры являются первичными активными транспортерами, которые используют энергию связывания или гидролиза АТФ, чтобы управлять крупными структурными перестройками мембранных доменов, в частности, перестройкой между ориентацией наружу и внутрь (Locher, 2016). Механизм транспорта TRAP не выяснен, но ясно, что они управляют через — вторичный активный транспортный механизм, связывая транспорт целевых молекул с движением катионов вниз по электрохимическому градиенту (Mulligan et al., 2009). Общим для обеих этих систем является использование SBP с высоким сродством для разгрузки субстратов в интегральный мембранный домен (Berntsson et al., 2010; Fischer et al., 2015). В транспортерах ABC общий механизм разгрузки субстрата включает искажение SBP при стыковке с мембранным доменом (Locher, 2016). Эта перегруппировка снижает аффинность взаимодействия между лигандом и SBP, позволяя высвобождать субстрат для транспорта. Пока неизвестно, будет ли это то же самое с транспортерами TRAP.

Учитывая их связь с патогенезом и стратегией выживания бактерий, переносчики ABC и TRAP представляют собой интересные мишени для разработки противомикробных препаратов. Ингибирование SBP — очевидная стратегия, которая, как было показано, препятствует росту бактерий и патогенезу in vivo (Ilari et al., 2016). Ингибирование связывания субстрата в компонентах мембраны или межбелкового взаимодействия на мембране — вот стратегии, которые следует учитывать. Другие рассматривали возможность использования SBP в механизме «троянского коня» для доставки бактерицидных агентов в клетку (Wilson et al., 2016). Таким образом, понимание взаимосвязи структура-функция этих переносчиков является ключом к химическому нацеливанию и разработке антимикробных препаратов (Scalise et al., 2020). Здесь мы рассматриваем взаимодействие прокариотических транспортеров ABC и TRAP с их родственными SBPs, а также новые взгляды на структуру и функцию этих систем.

Распространенность многокомпонентных переносчиков

Распространенность многокомпонентных генов переносчиков у бактерий значительно варьируется. Микросреда, которую занимает клетка, зависит от количества и типа переносчика, которым может обладать бактерия, причем количество переносчиков в геноме обычно пропорционально размеру генома (Davidson et al., 2008). Белки-переносчики ABC являются наиболее распространенными переносчиками, обычно составляя половину переносчиков в бактериальном геноме. Escherichia coli имеет геном размером 4,6 мб и кодирует 78 систем транспортеров ABC, типичных для генома такого размера. Напротив, Mycobacterium tuberculosis имеет геном 4,4 МБ и кодирует только 38 систем ABC, в то время как Agrobacterium tumefaciens имеет геном 5,7 МБ, который кодирует более 200 систем ABC (Davidson et al., 2008). M. tuberculosis ведет паразитарный внутриклеточный образ жизни, богатый питательными веществами, при котором отсутствует потребность в выборе питательных веществ с низким содержанием, тогда как A. tumefaciens живет в почве, в среде с высокой конкуренцией. Недавняя сравнительная геномика клинически значимых патогенных бактерий, таких как Salmonella enterica , E. coli и видов Bacteroides , показывает, что транспортеры ABC являются одной из наиболее часто кодируемых систем транспортеров, составляющих 20-30% всех белков-транспортеров в исследованные штаммы (Do et al., 2017; Зафар и Сайер, 2018).

Распространенность транспортеров TRAP в геномах бактерий варьирует. База данных TransportDB 2.0 (http://www.membranetransport.org/transportDB2/index.html) показывает, что из 2722 прокариотических геномов, проанализированных в базе данных, 1252 (46%) имеют по крайней мере одну систему TRAP в геноме. У некоторых видов есть только одна система TRAP ( E. coli 042 ), у других — более 20 ( Silicibacter pomeroyi DSS-3 и Chromohalobacter salexigens DSM 3043 ) (Mulligan et al., 2007; Elbourne et al., 2017). Более того, белки TRAP чаще встречаются у бактерий, живущих в соленой среде (Mulligan et al., 2007). Кажется вероятным, что эти виды приспособились использовать высокую концентрацию натрия в окружающей их среде, используя градиент натрия для переноса энергии в отличие от АТФ. Кроме того, Bergauer et al. (2018) отметили, что переносчики TRAP чаще встречаются у бактерий, обитающих на глубине более 500 м, чем у бактерий от 0 до 500 м.Авторы предполагают, что в глубоководных олиготрофных условиях транспортеры TRAP более выгодны, чем транспортеры ABC, поскольку их транспорт менее энергоемкий из-за пониженной потребности в гидролизе АТФ.

Многокомпонентная архитектура транспортера

Похороненные в липидной мембране белки-транспортеры по своей природе гидрофобны, и традиционно их трудно выделить и охарактеризовать. Тем не менее, были достигнуты значительные улучшения в методологиях очистки мембранных белков, особенно с разработкой новых детергентов и мембранных миметиков.Важно отметить, что эти улучшения привели к увеличению количества структур мембранных белков, хотя они все еще недостаточно представлены в PDB и, что особенно важно, структура мембранного белка транспортера TRAP не была экспериментально определена.

Структура транспортера ABC: На момент написания 85 экспериментально определенных структур транспортеров ABC были депонированы в PDB, что свидетельствует о широком структурном разнообразии. Общим для всех переносчиков ABC является димерный мембраносвязанный компонент (гомо- или гетеро-), который объединяет два трансмембранных домена (TMD) и два нуклеотид-связывающих домена (NBD), иначе известные как АТФ-связывающие кассеты (Рисунок 1).NBD, которые в некоторых случаях могут быть слиты с TMD, гидролизуют АТФ и вызывают конформационные изменения в трансмембранных доменах, которые, в свою очередь, позволяют субстрату проходить через мембрану. Недавние исследования показывают, что связывание или гидролиз АТФ обеспечивает «мощный удар» для транспорта, и это варьируется в зависимости от системы (Mishra et al., 2014; Stefan et al., 2020). NBD очень консервативны по структуре и последовательности, но TMD менее консервативны, что отражает разнообразие транспортируемых субстратов.Исторически сложилось так, что переносчики ABC классифицировались по выравниванию последовательностей и субстратной специфичности, что позволило разделить переносчики на три класса. Однако резкий рост числа структур переносчиков ABC, депонированных в PDB, заставил других переосмыслить эту систему классификации — теперь предлагается семиклассовая система, в которой переносчики ABC классифицируются на основе их трансмембранного домена (Thomas et al., 2020) .

РИСУНОК 1 . Многокомпонентные транспортеры. Слева — экспериментально определенная структура импортера ABC типа I ModBC-A из A.fulgidus (идентификатор PDB: 2ONK). В центре — экспериментально определенная структура импортера ABC типа II BtuCD-F из E. coli (PDB ID: 2QI9) (Hollenstein et al., 2007; Hvorup et al., 2007). Справа: гипотетическая модель транспортера TRAP YiaMN-O из E. coli , созданная Овчинниковым и соавт. (2014) с использованием сравнительного моделирования в RosettaCM . Субстрат-связывающие белки (SBP) присоединяются к трансмембранным доменам (TMD) на периплазматической поверхности внутренней мембраны.Нуклеотидсвязывающие домены (NBD) переносчика ABC, расположенные в цитоплазме, катализируют гидролиз АТФ. Транспортер TRAP облегчает перемещение ионов натрия через мембрану.

Мономер TMD состоит из четырех или десяти трансмембранных спиралей (TMH), а также небольшого количества соединяющих и связывающих α -спиралей. Количество и топология спиралей определяют семь предлагаемых классов транспортеров ABC. Классически транспортеры ABC, которые импортируют с помощью SBP, подразделяются на тип I (малый) с пятью-восемью TMH на субъединицу или тип II (большой) с десятью TMH на субъединицу.Спиральная спираль на цитоплазматической поверхности тесно взаимодействует с NBD. Каждый NBD состоит из двух субдоменов: большего RecA-подобного домена и меньшего α-спирального домена, уникального для транспортеров ABC. Несколько высококонсервативных мотивов помогают идентифицировать NBD, включая мотивы Walker A и B, а также фирменный мотив ABC (Thomas and Tampé, 2020).

Для ABC типа I и типа II периплазматическая поверхность TMD служит стыковочным интерфейсом для SBP. Все SBP, в том числе из систем ABC и TRAP, имеют общую архитектуру — два домена α / β , связанных шарнирной областью, вокруг которой SBP может открываться и закрываться вокруг лиганда, что можно сравнить с «Венерой». мухоловка »(Scheepers et al., 2016). Некоторые экспериментальные данные отдают предпочтение индуцированному соответствию конформационному отбору как механизму связывания субстрата с SBP (Gouridis et al., 2015), хотя неясно, верно ли это для всех систем. Этот механизм конформационных изменений и конформационное равновесие могут иметь последствия для того, как происходит взаимодействие белок-белок, и на транспортный цикл в целом.

Структура транспортера TRAP: Транспортеры TRAP представляют собой основной класс вторичных транспортеров, используемых как бактериями, так и археями для импорта ряда карбоксил- и сульфонатсодержащих молекул, включая C4-дикарбоксилаты, α -кетокислоты, ароматические субстраты, и аминокислоты (Rosa et al., 2018). TRAP соединяют транспорт этих молекул с движением катионов (Na ⁺ ) вниз по электрохимическому градиенту, а также используют высокоаффинный SBP. Ранее считалось, что SBP являются уникальными для транспортеров ABC, до открытия первой системы транспортеров TRAP, dctPQM, из Rhodobacter capsulatus (Forward et al., 1997) . На сегодняшний день нет экспериментально определенных структур мембранных доменов транспортеров TRAP, что ограничивает наше понимание.В отличие от систем ABC, мембранный компонент TRAP почти всегда гетеродимерный. Как правило, мембранные домены TRAP состоят из большого или «M» домена, оцениваемого в 12–14 TMH с прогнозируемой топологией N _Out C _Out , и небольшого или «Q» домена, состоящего из 4 TMH. , с экспериментально определенной топологией N _In C _In (Wyborn et al., 2001). Вместе с SBP (или P доменом) они составляют «трехстороннюю» систему (рисунок 1).

Ряд SBP TRAP был охарактеризован структурно и биохимически (Muller et al., 2006; Джонстон и др., 2008; Gangi Setty et al., 2014), в целом демонстрируя каноническую третичную структуру SBP. Используя подход структурной геномики, Vetting et al. (2015) решили 60 кристаллических структур высокого разрешения SBP (46 уникальных), что значительно расширило базу знаний для этих транспортных систем.

В небольшой части транспортеров TRAP домены Q и M сливаются вместе и экспрессируются как единый полипептид. Еще реже встречаются слияния домена Q с доменом P.Для большинства транспортеров TRAP эти домены транскрибируются отдельно и олигомеризуют через — неизвестный механизм с образованием функционального транспортера (Kelly and Thomas, 2001). Предполагается, что большой мембранный домен формирует канал транслокации и является частью суперсемейства переносчиков ионов (Rabus et al., 1999). Функция малого мембранного домена неизвестна, но предполагается, что малый домен может функционировать как шаперон для сворачивания большого домена или действовать как посадочная площадка для SBP (Mulligan et al., 2011).

Наиболее изученными членами семейства транспортеров TRAP являются неслитые системы Vibrio cholerae и слитые (домены Q и M) Haemophilus influenzae SiaPQM. Эти TRAP транспортируют сиаловые кислоты, семейство девятиуглеродных аминосахаров, наиболее распространенным из которых является ацетилнейраминовая кислота N- (North et al., 2018). Акцент на эти системы обусловлен растущим интересом к роли сиаловой кислоты как важного источника питательных веществ для патогенных бактерий in vivo (North et al., 2016; North et al., 2018; Wahlgren et al., 2018; Davies et al., 2019; Coombes et al., 2020; Хорн и др., 2021). Электрохимические исследования использовались для характеристики транспорта сиаловой кислоты через систему H.influenzae SiaPQM (Mulligan et al., 2009). Анализы протеолипосом выявили, что транспорт с помощью SiaQM (мембранных доменов) преимущественно однонаправленный. Отток сиаловой кислоты из протеолипосомы мог быть достигнут только с избытком нелигандированного SiaP (в условиях, которые считаются маловероятными с точки зрения физиологии).Это исследование также показало, что по крайней мере два иона Na ⁺ связаны с транспортом сиаловой кислоты, и этот транспорт не может управляться только градиентом pH или мембранным потенциалом. Эти данные подтверждают вышеупомянутый аргумент о том, что транспортеры TRAP имеют более низкие энергетические затраты в морской среде. Дополнительные данные необходимы, чтобы установить, все ли транспортеры TRAP являются Na ⁺ -зависимыми и имеют эту стехиометрию связывания.

Современные модели белков: взаимодействия белков на мембране

Недавно было показано, что SBP могут принимать широкий спектр конформаций, которые могут активировать транспорт, и что как транспортируемые, так и нетранспортированные лиганды могут принимать сходные конформации в растворе.Хотя SBP является первичной детерминантой специфичности для молекулы-мишени, предполагается, что судьба транспортируемого лиганда также может определяться селективностью в мембранном домене или медленным открытием SBP, предотвращая транслокацию (de Boer et al. ., 2019). В обеих ситуациях ясно, что стыковка и аллостерическое взаимодействие этих доменов являются ключевыми в транспортном цикле. В то время как существует достаточно структурных данных для определения этого взаимодействия в системах ABC, в настоящее время нет экспериментально определенных структурных данных компонентов мембраны, которые помогли бы нам понять это взаимодействие в транспортерах TRAP (Figure 1).

Как для транспортеров ABC, так и для транспортеров TRAP стыковка SBP д. Запускать конформационные изменения в мембранных доменах, а в случае транспортеров ABC — каталитические трансформации в NBD. Таким образом, взаимодействие растворимого SBP и мембраносвязанного переносчика является ключом к пониманию транспортного цикла. В семействе транспортеров ABC существует широкое разнообразие способов взаимодействия SBP с доменом транспортера. Взаимодействия были хорошо охарактеризованы в специфичном для мальтозы ABC MalFGK ₂ , где было показано, что SBP MalE взаимодействует с периплазматическими петлями MalFG.Кристаллическая структура ModB ₂ C ₂ A (PDB ID: 2ONK) показывает обе доли SBP, взаимодействующие с TMDs (Figure 1), с шестью солевыми мостиками на домен (Hollenstein et al., 2007). Для сравнения, структура BtuCD-F (PDB ID: 2QI9) имеет очень разные взаимодействующие поверхности, которые отражают асимметричную структуру SBP, и только один солевой мостик на домен (Hvorup et al., 2007).

Вигонский и др. (2013) исследовали это взаимодействие с двумя разными переносчиками ABC типа II с одинаковой субстратной специфичностью (молибдат и вольфрамат) и принципиально обнаружили, что взаимодействие на мембране полностью различается между двумя системами.В одной системе, ModBC-A из Archaeglobus fulgidus , SBP, по-видимому, образует низкоаффинный временный комплекс с мембранным доменом, который стабилизируется связыванием лиганда. Напротив, ABC-транспортер молибдата / вольфрама H.influenzae обладает высокоаффинным взаимодействием, которое дестабилизируется связыванием как лиганда, так и нуклеотида (Vigonsky et al., 2013). Маллиган и др. (2009) проверили, может ли V. cholerae TRAP SiaP доставлять субстрат к H.influenzae мембранных доменов SiaQM, но не обнаружил транспорта в протеолипосомном анализе. Эти данные вместе подчеркивают специфичность взаимодействий между SBP и мембранными доменами в этих многокомпонентных системах.

После образования комплекса субстрат должен перейти к мембранному домену. Общая модель для этого включает нарушение или искажение высокоаффинного связывающего кармана SBP петлями мембранного домена. В переносчиках ABC существует различное сродство к субстратам внутри мембранного домена.Здесь важно учитывать локальные концентрации субстрата, в то время как временный карман связывания имеет только умеренное сродство, с K _d в мМ диапазоне — концентрация субстрата в туннеле считается как минимум на два порядка величины. больше, чем это. В транспортерах типа II, таких как хорошо изученный транспортер витамина B12 BtuCD-F E. coli (PDB ID: 2QI9), нет кармана связывания субстрата, и субстрат высвобождается в гидрофобный карман без поддающегося измерению сродства — сравнивается с полостью «тефлон».Взаимодействия внутри системы BtuCD-F, а также транспортера ModBC-A типа I были изучены с использованием поверхностного плазмонного резонанса и резонансного переноса энергии флуоресценции одиночных молекул (FRET), а в последнее время — с помощью нативной масс-спектрометрии (Fiorentino et al. ., 2019). Это изменение во взаимодействии, возможно, отражает разнообразие обеих складок SBP и, как подробно описано ниже, общих механизмов транспорта.

Механизмы транспорта

Модель чередующегося доступа является доминирующим дескриптором транспорта субстрата для транспортеров ABC (Locher, 2016).В своей простейшей форме эта модель включает конформационные изменения в мембранных доменах, которые открывают сайт связывания субстрата с обеих сторон мембраны, что достигается за счет аллостерического соединения внутриклеточных и внеклеточных ворот внутри транспортера. Модель с чередующимся доступом можно разделить на три различных типа: кулисный переключатель, качающийся пучок (или закрытые поры) и модель лифта (Drew and Boudker, 2016). В целях описания и вкратце, если типичный белок-переносчик описывается как два пучка (с N- и C-концевым доменом), структурно похожие пучки перестраиваются симметрично вокруг центрального сайта связывания субстрата в кулисном переключателе. модель; структурно несходные пучки асимметрично перестраиваются вокруг центрального сайта связывания субстрата в модели качающегося пучка; и в подъемном механизме два пучка сильно расходятся, причем один из них остается фиксированным и неподвижным внутри мембраны, а другой движется против этого пучка, физически перемещая субстрат на другую сторону мембраны по типу подъемника ( Дрю и др., 2021).

Модель транспорта с помощью транспортеров TRAP была предложена и основана на альтернативном механизме, наблюдаемом в транспортерах типа I ABC (Mulligan et al., 2009). Недавняя работа началась с выявления потенциальных «петель-совок» в мембранных доменах транспортеров TRAP (Peter et al., 2021). Кроме того, Darby et al. (2019) обнаружили, что нарушение упорядоченных вод внутри связывающей щели SBP может резко изменить аффинность связывания субстрата. Они обнаружили, что мутация, произведенная на поверхности белка, способна серьезно нарушить связывание лиганда в дистальном (∼4.7 Å) сайт связывания. Это может указывать на то, как мембранные домены аллостерически модулируют SBP — тонкое взаимодействие на поверхности связывающего белка может быть всем, что требуется для запуска высвобождения субстрата. Этот тип взаимодействия соответствует экспериментам, проведенным Marinelli et al. (2011), где авт. Сконструировали мутант SBP, который смещен в сторону открытой конформации, который, в свою очередь, имеет заметно более низкое сродство к субстрату, обеспечивая некоторые доказательства того, что сродство связывания может быть аллостерически модулировано.Недавно кристаллические структуры V. cholerae SiaP в сочетании с экспериментами с одномолекулярным FRET показали, что конформационные изменения в основном индуцируются субстратом (Glaenzer et al., 2017). Требуется больше экспериментальных данных, чтобы лучше понять транспортный цикл, в частности, как области петли транспортера TRAP взаимодействуют с SBP, и в целом, как функционируют транспортеры TRAP — это ключевой пробел в знаниях в этой области.

Совместная эволюция и ее потенциал для определения белка, связывающегося с субстратом: взаимодействия мембранных белков

Новый инструмент для понимания многокомпонентных систем транспортеров — это анализ совпадающих остатков.В частности, новые статистические методы теперь позволяют точно предсказывать ковариативные остатки, которые, в свою очередь, развиваются совместно. Эти пары остатков являются очень хорошим предиктором пространственной близости (Marks et al., 2011; Jones et al., 2012; Kamisetty et al., 2013). Это представляет особый интерес в случае переносчиков как ABC, так и TRAP, где субъединицы функционально связаны и, по-видимому, действуют независимо от др. Белков (Juan et al., 2008). Обилие последовательностей, доступных для обоих семейств, делает их подходящими для такого рода анализа.

Коэволюция успешно использовалась для прогнозирования комплекса SBP: TMD транспортера ABC. Овчинников и др. (2014) пристыковали SBP (MetQ) к TMD (MetI) транспортера метионина E. coli MetNIQ с использованием ограничений совместной эволюции, созданных с помощью инструмента GREMLIN . В то время структура комплекса MetNIQ не была определена, но с тех пор решена (PDB ID: 6CVL). Поразительно, но сравнение этих двух структур показывает замечательную точность этих прогнозов (рис. 2).Точность этого метода была подтверждена с помощью набора тестов, где почти все идентифицированные совпадающие остатки контактировали в уже решенной сложной структуре. Анализ коэволюции был использован как для построения сравнительной модели TRAP транспортеров Q- и M-доменов с использованием Rosetta , так и для стыковки P-домена (Рисунок 1) (Овчинников и др., 2014). Эта модель, хотя еще предстоит проверить экспериментально, дает нам первую структурную картину мембранных доменов и может быть полезна для информирования механистических экспериментов.

РИСУНОК 2 . Коэволюционный анализ как инструмент для изучения взаимодействий SBP: TMD в многокомпонентных системах. Предсказанная структура MetIQ (Овчинников и др., 2014) хорошо соответствует кристаллической структуре MetNIQ (MetN не отображается) (Nguyen et al., 2018). Верхние совместно эволюционирующие остатки между двумя компонентами находятся в сходных положениях, при этом предсказанный комплекс правильно ориентирует SBP.

Важность липидов для многокомпонентных переносчиков

Очевидно, что липидная среда, в которую встроен переносчик мембранного белка, играет важную роль в модулировании стабильности и активности.В настоящее время существует множество мембранных миметиков, доступных для очистки и определения характеристик переносчиков, с разными уровнями сходства с клеточной мембраной. К ним относятся мицеллы, бицеллы, пептидиски, сапозины, амфиполы, липидные частицы стирола и малеиновой кислоты (SMALP), нанодиски и липосомы (Chorev and Robinson, 2020). Каждый миметик может приводить к существенно отличающимся конформациям и активности переносчика по сравнению с природной средой белка. Существует несколько примеров переносчиков ABC, демонстрирующих значительно более высокую активность и / или стабильность при восстановлении в липидных средах, таких как нанодиски или липосомы, по сравнению с их кажущейся активностью при измерении в мицеллах детергентов.Примеры этого включают Wzm-Wzt, P-gp и MalFGK ₂ (O’Mara and Mark, 2012; Bao et al., 2013; Bi et al., 2018). О’Мара и Марк (2012) провели молекулярно-динамическое моделирование с использованием кристаллической структуры P-gp и обнаружили, что эта конформация P-gp была стабильной, но при вставке в модельные мембраны структура быстро деформировалась.

Бактериальный переносчик ABC MsbA, который может функционировать как липид-флиппаза и переносчик лекарств, принимает конформацию липидных нанодисков ( через крио-EM), отличную от конформации, наблюдаемой при кристаллизации с детергентом (Ward et al., 2007; Mi et al., 2017). Исследования MsbA, сравнивающие структуру и активность детергента с таковой в нанодисках или липосомах, показали самую низкую активность детергента (Kawai et al., 2011; Arana et al., 2019). MsbA также значительно более стабилен в системах липидных носителей по сравнению с MsbA в детергенте или амфиполе (Kehlenbeck et al., 2019). Хотя заменителей нативных липидов нет, некоторые детергенты, по-видимому, лучше сохраняют функциональную активность, например, класс мальтоза-неопентилгликоль (MNG).Это мягкие детергенты, которые лучше имитируют классическую двустороннюю липидную структуру с четвертичным «связывающим» углеродом, который ограничивает конформационную гибкость молекулы (Chae et al., 2010). По сравнению с другим широко используемым детергентом, н-додецил β -D-мальтозид (DDM), MNG, по прогнозам, более эффективно упаковывается в трансмембранной области (Lee et al., 2020).

Состав липидной мембраны у разных бактерий различается, а также может меняться в зависимости от окружающей среды.Общие липиды включают фосфатидилглицерин (PG), кардиолипин (CL), фосфатидилэтаноламин (PE), а также метилированные производные PE, такие как фосфатидилхолин (PC) (Sohlenkamp and Geiger, 2016). Кроме того, распределение липидов внутри бислоя асимметрично. Существует несколько исследований, сравнивающих активность переносчиков в липидах PC и PE (Ahn et al., 2000; Gustot et al., 2010; Bao et al., 2013; Rice et al., 2014). Одним из ключевых наблюдений здесь является то, что по сравнению с головными группами четвертичного аммония ПК, главные группы первичного аммония PE имеют больший потенциал водородных связей и образуют специфические взаимодействия с боковыми цепями переносчиков аминокислот (Immadisetty et al., 2019).

Учитывая известную важность липидов для функции транспортеров, важно разработать новые методы их идентификации и определения их роли в функции транспортеров. Нативная масс-спектрометрия становится ценным методом исследования белок-липидных взаимодействий. Типичная идентификация необходимых липидов и их взаимодействия с переносчиками сосредоточена вокруг исследований in vivo, исследований, рентгеновской кристаллографии и крио-ЭМ, которые являются сложными, требуют много времени и часто имеют низкое разрешение, что не позволяет правильно идентифицировать хвост и голову ( Bolla et al., 2019). Нативная высокоэнергетическая масс-спектрометрия набирает обороты в области определения липидов, связанных с функцией. Использование мягкого детергента для очистки транспортера ABC TmrAB, последовательное делипидирование, масс-спектрометрия и анализы АТФазы показали, что после солюбилизации детергента остается подмножество тесно связанных липидов. Важно отметить, что по мере извлечения большего количества липидов из TmrAB, о чем свидетельствуют масс-спектры, соответствующая активность АТФазы снижалась (Bechara et al., 2015).

Роль липидов в сборке и функционировании семейства TRAP еще предстоит установить, но вполне возможно, что межфазные липиды могут играть некоторую роль в стабильности гетеродимерного комплекса.

Олигомерное состояние и значение для функции

Транспортеры, особенно те, которые используют SBP, обычно функционируют как единичные транспортерные единицы. Возможность более крупных сборок, происходящих в переполненной среде мембраны, должна быть рассмотрена, где, по оценкам, белковый состав может достигать 30-55% площади мембраны (Linden et al., 2012). Эти сборки могут функционировать независимо друг от друга, или конформационные изменения могут быть связаны между протомерами.Многие исследования не проводятся на мембране или с учетом измерения состояния олигомеров. Были случаи олигомеризации транспортера ABC более высокого порядка (тетрамеры и выше), но поскольку большая часть структурной работы выполняется в детергентах, физиологически значимая олигомеризация может быть пропущена. Некоторые биофизические методы могут точно определить состояние олигомерного переносчика в детергенте, но в этих экспериментах может быть трудно различить сожительство в мицелле и биологически значимую олигомеризацию.Недавно было показано, что дикарбоксилатный переносчик VcINDY из V. cholerae (который принадлежит к семейству двухвалентных анион-натриевых симпортеров) образует димеры, хотя транспорт через по механизму элеваторного типа, по-видимому, не связан между протомерами ( Mancusso et al., 2012; Mulligan et al., 2016). Биологическая значимость такого поведения еще не ясна.

В транспортерах ABC димеризация двух субъединиц генерирует активное ядро ​​транспортера, которое связывает родственный SBP.Олигомеры более высокого порядка ядра транспортера вовлечены в функцию нескольких семейств ABC-транспортеров млекопитающих, но об олигомерном статусе у бактерий известно меньше. Одним из примеров является транспортер ABC M. tuberculosis Rv1747, который важен для роста M. tuberculosis у хозяев и, как недавно было обнаружено, формирует на мембране сборки более высокого порядка, называемые «нанокластерами» (Heinkel et al., 2019 ). Для наблюдения этих кластеров использовалась микроскопия сверхвысокого разрешения, которая, по-видимому, обусловлена ​​олигомеризацией и фазовым разделением цитоплазматического регуляторного модуля.Роль олигомеризации транспортера в этой кластеризации неясна, хотя об олигомеризации транспортера ABC и последующей совместной локализации сообщалось для систем человека. Олигомеризация может, по-видимому, повышать эффективность транспорта посредством кооперативности , что было замечено в транспортерах ABC, где SBP сливается с транспортным доменом (Biemans-Oldehinkel and Poolman, 2003).

Недавно было идентифицировано несколько SBP ABC из бактерии Thermotoga maritima , образующих гомодимеры, которые действуют как аллостерический переключатель (Li et al., 2017). Эти димеры диссоциируют на мономеры при связывании лиганда в качестве предлагаемой формы регуляции переносчика. Другой SBP из T. maritima , аргинин-связывающий белок TmArgBP, прикреплен к мембране и образует C-концевой димер с замененной спиралью, который может одновременно взаимодействовать с двумя ядрами транспортера ABC (Ruggiero et al., 2014).

Неизвестно, может ли олигомеризация происходить с интегральным мембранным компонентом транспортеров TRAP (например, гетеротетрамеры, где гетеродимерные разновидности олигомеризуются), поскольку структура не определена, хотя димерные SBP TRAP были структурно охарактеризованы кристаллографией (Gonin et al., 2007; Vetting et al., 2015). Эти димерные SBP (из которых многие гомологи предсказываются последовательностью) имеют протяженную С-концевую спираль вдали от сайта связывания лиганда, которая меняет местами с образованием димера, располагая сайты связывания в расположении спина к спине. Хотя это можно предсказать, не наблюдалось кооперативного связывания в первом примере этих димерных SBPs, TakP (Gonin et al., 2007). Какие-либо функциональные преимущества димерных SBPs все еще неизвестны, хотя димеризация предположительно может увеличивать эффективность транспорта или быть частью механизма.

Наши текущие примеры многокомпонентных транспортеров функционируют без образования более крупных сборок, но есть примеры олигомеризации SBP. Эта область не сильно расширилась за последнее десятилетие, возможно, из-за сложности изучения этих систем. Примеры могут появиться в будущих исследованиях липидных систем, таких как нанодиски.

Заключение

Системы транспортеров TRAP и ABC позволяют бактериям выборочно импортировать питательные вещества и поэтому важны для колонизации и устойчивости.Хотя о транспортерах ABC известно многое, от того, как они связываются и взаимодействуют с субстрат-связывающими белками, до конформационных переходов мембраны и нуклеотид-связывающих доменов, о транспортерах TRAP известно относительно мало. Ясно, что в транспортных системах ABC существует ряд различных механизмов транспортировки, и это не случай универсальности. Текущая модель транспортного цикла TRAP требует дальнейшего экспериментального тестирования, при этом ключевой пробел в знаниях заключается в том, что нет экспериментально определенных структур мембранных доменов.Также необходимы дальнейшие исследования того, как эти системы транспортеров функционируют в мембранной среде.

Вклад авторов

JD координировал первый вариант статьи. JD, MC, JW и MNV написали разделы статьи. Все авторы внесли свой вклад в доработку статьи, вычитали и одобрили представленную версию.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Ссылки

Ан, Дж., Вонг, Дж. Т. и Молдей, Р. С. (2000). Влияние липидной среды и ретиноидов на АТФазную активность ABCR, фоторецепторного переносчика ABC, ответственного за макулярную дистрофию Штаргардта. J. Biol. Chem. 275, 20399–20405. doi: 10.1074 / jbc.m000555200

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Альмагро-Морено, С., и Бойд, Э. Ф. (2009). Катаболизм сиаловой кислоты дает конкурентное преимущество патогенному Vibrio cholerae в кишечнике мыши. Iai 77, 3807–3816. doi: 10.1128 / iai.00279-09

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Арана, М. Р., Фиори, М. К., и Альтенберг, Г. А. (2019). Функциональное и структурное сравнение ABC Exporter MsbA, изученного в моющем средстве и восстановленного в нанодисках. Biochem. Biophysical Res. Commun. 512, 448–452. doi: 10.1016 / j.bbrc.2019.03.069

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бао, Х., Далал, К., Ван В., Руиллер И. и Дуонг Ф. (2013). Транспортер мальтозы ABC: действие мембранных липидов на стабильность транспортера, связывание и активность АТФазы. Биохим. Биофиз. Acta (Bba) — биомембраны 1828, 1723–1730. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.03.024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бехара, К., Нелл, А., Моргнер, Н., Деджакоми, М. Т., Тампе, Р., и Робинсон, К. В. (2015). Подмножество кольцевых липидов связано с флиппазной активностью переносчика ABC. Нац. Chem 7, 255–262. doi: 10.1038 / nchem.2172

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bergauer, K., Fernandez-Guerra, A., Garcia, J. A. L., Sprenger, R. R., Stepanauskas, R., Pachiadaki, M. G., et al. (2018). Обработка органического вещества сообществами микробов в толще воды Атлантического океана, выявленная метапротеомикой. Proc. Natl. Акад. Sci. США 115, E400 – E408. doi: 10.1073 / pnas.1708779115

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бернтссон, Р.П.-А., Смитс, С.Х. Дж., Шмитт, Л., Слотбум, Д.-Дж., и Пулман, Б. (2010). Структурная классификация субстрат-связывающих белков. FEBS Lett. 584, 2606–2617. doi: 10.1016 / j.febslet.2010.04.043

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Биманс-Олдехинкель, Э. и Пулман, Б. (2003). О роли двух экстрацитоплазматических субстрат-связывающих доменов в ABC-транспортере OpuA. EMBO J. 22, 5983–5993.

Болла, Дж. Р., Агасид, М.Т., Мехмуд, С., Робинсон, К. В. (2019). Мембранные белок-липидные взаимодействия, исследованные с помощью масс-спектрометрии. Annu. Rev. Biochem. 88, 85–111. doi: 10.1146 / annurev-biochem-013118-111508

PubMed Реферат | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chae, P. S., Rasmussen, S. G. F., Rana, R. R., Gotfryd, K., Chandra, R., Goren, M. A., et al. (2010). Амфифилы мальтозо-неопентилгликоля (MNG) для солюбилизации, стабилизации и кристаллизации мембранных белков. Нац. Методы 7, 1003–1008. doi: 10.1038 / nmeth.1526

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Colicchio, R., Ricci, S., Lamberti, F., Pagliarulo, C., Pagliuca, C., Braione, V., et al. (2009). Менингококковый переносчик L-глутамата ABC-типа GltT необходим для развития экспериментального менингита у мышей. Iai 77, 3578–3587. doi: 10.1128 / iai.01424-08

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Coombes, D., Davies, J.С., Ньютон-Вести, М. К., Хорн, К. Р., Сетти, Т. Г., Субраманиан, Р. и др. (2020). Основа неканонической функции ROK семейства в N-ацетил маннозамин киназе от возбудителя Staphylococcus aureus . J. Biol. Chem. 295, 3301–3315. DOI: 10.1074 / jbc.RA119.010526

Куньяго, Р. М., Макдевитт, К. А., Вин, М. П., и Кобе, Б. (2012). Прокариотические субстрат-связывающие белки как мишени для антимикробной терапии. Curr. Drug Targets 13, 1400–1410.doi: 10.2174 / 138945012803530170

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дарби, Дж. Ф., Хопкинс, А. П., Шимицу, С., Робертс, С. М., Бранниган, Дж. А., Тюркенбург, Дж. П. и др. (2019). Водные сети могут определять сродство связывания лиганда с белками. J. Am. Chem. Soc. 141, 15818–15826. doi: 10.1021 / jacs.9b06275

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дэвидсон, А. Л., Дасса, Э., Орелл, К., и Чен, Дж.(2008). Структура, функция и эволюция бактериальных кассетных систем связывания АТФ. Microbiol. Мол. Биол. Ред. 72, 317–364. doi: 10.1128 / mmbr.00031-07

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Davies, J. S., Coombes, D., Horne, C. R., Pearce, F. G., Friemann, R., North, R.A., et al. (2019). Функциональные исследования и исследования структуры раствора ферментов аминосахардеацетилазы и дезаминазы из Staphylococcus aureus . FEBS Lett. 593, 52–66.doi: 10.1002 / 1873-3468.13289

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

De Boer, M., Gouridis, G., Vietrov, R., Begg, S.L., Schuurman-Wolters, G.K., Husada, F., et al. (2019). Конформационная и динамическая пластичность в субстрат-связывающих белках лежит в основе избирательного транспорта в импортерах ABC. Элиф 8, e44652. doi: 10.7554 / elife.44652.037

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

До, Дж., Зафар, Х. и Сайер, М.Х. (2017). Сравнительная геномика транспортных белков в пробиотических и патогенных штаммах Escherichia coli и Salmonella enterica . Microb. Патогенез 107, 106–115. doi: 10.1016 / j.micpath.2017.03.022

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дрю, Д., Норт, Р. А., Нагаратинам, К., и Танабе, М. (2021 г.). Структуры и общие транспортные механизмы суперсемейства основных фасилитаторов (MFS). Chem. Ред. 121, 5289–5335.doi: 10.1021 / acs.chemrev.0c00983

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эльбурн, Л. Д. Х., Тету, С. Г., Хассан, К. А., и Полсен, И. Т. (2017). TransportDB 2.0: база данных для изучения мембранных переносчиков в секвенированных геномах из всех сфер жизни. Nucleic Acids Res. 45, D320 – D324. doi: 10.1093 / nar / gkw1068

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фиорентино, Ф., Болла, Дж. Р., Мехмуд, С., и Робинсон, К.В. (2019). Различные эффекты субстратов и нуклеотидов на комплексное образование переносчиков ABC. Строение 27, 651–659. doi: 10.1016 / j.str.2019.01.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фишер М., Хопкинс А. П., Севери Э., Хокхед Дж., Боудон Д., Уоттс А. Г. и др. (2015). Трехсторонние АТФ-независимые периплазматические транспортеры (TRAP) используют фильтр селективности, опосредованный аргинином, для связывания с субстратом с высоким сродством. Дж.Биол. Chem. 290, 27113–27123. doi: 10.1074 / jbc.m115.656603

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фишер М., Чжан К. Ю., Хаббард Р. Э. и Томас Г. Х. (2010). Попался в ловушку: субстрат-связывающие белки во вторичном транспорте. Trends Microbiol. 18, 471–478. doi: 10.1016 / j.tim.2010.06.009

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Форвард, Дж. А., Берендт, М. К., Вайборн, Н. Р., Кросс, Р. и Келли, Д.Дж. (1997). Транспортеры TRAP: новое семейство периплазматических систем транспорта растворенных веществ, кодируемых генами dctPQM Rhodobacter capsulatus и гомологами различных грамотрицательных бактерий. J. Bacteriol. 179, 5482–5493. doi: 10.1128 / jb.179.17.5482-5493.1997

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gangi Setty, T., Cho, C., Govindappa, S., Apicella, M.A., and Ramaswamy, S. (2014). Бактериальные периплазматические белки, связывающиеся с сиаловой кислотой, демонстрируют консервативный сайт связывания. Acta Cryst. D Biol. Кристаллогр. 70, 1801–1811. doi: 10.1107 / s1391400830x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Герлах, Дж. Х., Эндикотт, Дж. А., Джуранка, П. Ф., Хендерсон, Г., Саранги, Ф., Деучарс, К. Л. и др. (1986). Гомология между P-гликопротеином и бактериальным транспортным белком гемолизина предлагает модель множественной лекарственной устойчивости. Природа 324, 485-489. doi: 10.1038 / 324485a0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Glaenzer, J., Питер, М. Ф., Томас, Г. Х., и Хагелуэкен, Г. (2017). Спектроскопия PELDOR выявляет два определенных состояния SBP транспортера ловушки сиаловой кислоты в растворе. Biophys. J. 112, 109–120.

Gonin, S., Arnoux, P., Pierru, B., Lavergne, J., Alonso, B., Sabaty, M., et al. (2007). Кристаллические структуры экстрацитоплазматического рецептора растворенного вещества из транспортера TRAP в его открытой и закрытой формах выявляют димер со спиральной заменой, требующий катиона для связывания α-кетокислоты. BMC Struct. Биол. 7, 11. doi: 10.1186 / 1472-6807-7-11

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gouridis, G., Schuurman-Wolters, G. K., Ploetz, E., Husada, F., Vietrov, R., De Boer, M., et al. (2015). Конформационная динамика в доменах, связывающих субстрат, влияет на транспорт в ABC Importer GlnPQ. Нац. Struct. Мол. Биол. 22, 57–64. doi: 10.1038 / nsmb.2929

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gros, P., Croop, J., and Housman, D.(1986). Ген множественной лекарственной устойчивости млекопитающих: полная последовательность кДНК указывает на сильную гомологию с бактериальными транспортными белками. Cell 47, 371–380. doi: 10.1016 / 0092-8674 (86)

-5

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gustot, A., Smriti, J.-M., Ruysschaert, H., and Govaerts, C. (2010). Липидный состав регулирует ориентацию трансмембранных спиралей в HorA, переносчике нескольких лекарственных средств ABC. J. Biol. Chem. 285, 14144–14151. DOI: 10.1074 / jbc.m109.079673

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Heinkel, F., Abraham, L., Ko, M., Chao, J., Bach, H., Hui, L. T., et al. (2019). Фазовое разделение и кластеризация ABC-транспортера в Mycobacterium tuberculosis . Proc. Natl. Акад. Sci. USA 116, 16326–16331. DOI: 10.1073 / pnas.1820683116

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хиггинс, К. Ф. (1992). ABC Transporters: от микроорганизмов к человеку. Annu. Преподобный Cel. Биол. 8, 67–113. doi: 10.1146 / annurev.cb.08.110192.000435

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хорн, К. Р., Венугопал, Х., Панджикар, С., Вуд, Д. М., Хенриксон, А., Брукс, Э. и др. (2021 г.). Механизм репрессии гена NanR и аллостерической индукции метаболизма бактериальной сиаловой кислоты. Нац. Commun. 12, 1988. doi: 10.1038 / s41467-021-22253-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hvorup, R.Н., Гетц, Б. А., Нидерер, М., Холленштейн, К., Перозо, Э., и Лочер, К. П. (2007). Асимметрия в структуре АВС-транспортер-связывающего белкового комплекса BtuCD-BtuF. Наука 317, 1387–1390. DOI: 10.1126 / science.1145950

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hyde, S. C., Emsley, P., Hartshorn, M. J., Mimmack, M. M., Gileadi, U., Pearce, S. R., et al. (1990). Структурная модель АТФ-связывающего белка, связанного с муковисцидозом, множественной лекарственной устойчивостью и переносом бактерий. Природа 346, 362–365. doi: 10.1038 / 346362a0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Илари, А., Пескатори, Л., Ди Санто, Р., Баттистони, А., Аммендола, С., Фалькони, М., и др. (2016). Salmonella enterica Рост серовара Typhimurium ингибируется сопутствующим связыванием Zn (II) и пирролилгидроксамата с ZnuA, растворимым компонентом транспортера ZnuABC. Биохим. Биофиз. Acta (Bba) — Gen. Subjects 1860, 534–541.doi: 10.1016 / j.bbagen.2015.12.006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Иммадисетти, К., Хеттидж, Дж., И Моради, М. (2019). Липид-зависимый механизм альтернативного доступа бактериального мультилекарственного экспортера ABC. ACS Cent. Sci. 5, 43–56. doi: 10.1021 / acscentsci.8b00480

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Jenkins, G. A., Figueira, M., Kumar, G. A., Sweetman, W. A., Makepeace, K., Pelton, S. I., et al. (2010).Опосредованная сиаловой кислотой транскрипционная модуляция высококонсервативного кластера генов сиалометаболизма в Haemophilus influenzae и ее влияние на вирулентность. BMC Microbiol. 10, 48. doi: 10.1186 / 1471-2180-10-48

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Johnston, J. W., Coussens, N. P., Allen, S., Houtman, J. C. D., Turner, K. H., Zaleski, A., et al. (2008). Характеристика сайта связывания N -ацетил-5-нейраминовой кислоты экстрацитоплазматического рецептора растворенных веществ (SiaP) нетипируемого штамма Haemophilus influenzae 2019. J. Biol. Chem. 283, 855–865. doi: 10.1074 / jbc.m706603200

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Jones, D. T., Buchan, D. W. A., Cozzetto, D., and Pontil, M. (2012). PSICOV: Точное предсказание структурных контактов с использованием оценки разреженной обратной ковариации на больших множественных сопоставлениях последовательностей. Биоинформатика 28, 184–190. doi: 10.1093 / биоинформатика / btr638

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуан Д., Пазос, Ф., и Валенсия, А. (2008). Прогнозирование глобальных интерактомов с высокой степенью достоверности на основе коэволюционных сетей в масштабе всего генома. Proc. Natl. Акад. Sci. 105, 934–939. doi: 10.1073 / pnas.0709671105

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Камисетти, Х., Овчинников, С., и Бейкер, Д. (2013). Оценка полезности основанных на коэволюции прогнозов контактов остатков и остатков в эпоху, богатую последовательностями и структурами. Proc. Natl. Акад. Sci. 110, 15674–15679.DOI: 10.1073 / pnas.1314045110

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кавай, Т., Кавейро, Дж. М. М., Абэ, Р., Катагири, Т., и Цумото, К. (2011). Каталитическая активность MsbA, восстановленного в нанодисковых частицах, модулируется удаленными взаимодействиями с бислоем. FEBS Lett. 585, 3533–3537. doi: 10.1016 / j.febslet.2011.10.015

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kehlenbeck, D.-M., Josts, I., Nitsche, J., Буш, С., Форсайт, В. Т., и Тидоу, Х. (2019). Сравнение липидных систем-носителей для интегральных мембранных белков — MsbA в качестве примера. Biol. Chem. 400, 1509–1518. doi: 10.1515 / hsz-2019-0171

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Келли Д. Дж. И Томас Г. Х. (2001). Трехсторонние АТФ-независимые периплазматические (TRAP) переносчики бактерий и архей. FEMS Microbiol. Ред. 25, 405–424. DOI: 10.1111 / j.1574-6976.2001.tb00584.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли С., Гош С., Яна С., Робертсон Н., Тейт К. Г. и Вайдехи Н. (2020). Как разветвленные детергенты стабилизируют GPCR в мицеллах? Биохимия 59, 2125–2134. doi: 10.1021 / acs.biochem.0c00183

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, L., Ghimire-Rijal, S., Lucas, S. L., Stanley, C. B., Wright, E., Agarwal, P. K., et al. (2017). Димер периплазматического связывающего белка имеет второе аллостерическое событие, связанное со связыванием лиганда. Биохимия 56, 5328–5337. doi: 10.1021 / acs.biochem.7b00657

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mancusso, R., Gregorio, G.G., Liu, Q., and Wang, D.-N. (2012). Структура и механизм бактериального натрий-зависимого переносчика дикарбоксилата. Природа 491, 622–626. doi: 10.1038 / nature11542

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Marinelli, F., Kuhlmann, S. I., Grell, E., Kunte, H.-J., Ziegler, C., и Фаральдо-Гомес, Дж. Д. (2011). Доказательства аллостерического механизма высвобождения субстрата из дополнительных связывающих белков мембраны-переносчика. Proc. Natl. Акад. Sci. 108, E1285 – E1292. DOI: 10.1073 / pnas.1112534108

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Marks, D. S., Colwell, L. J., Sheridan, R., Hopf, T. A., Pagnani, A., Zecchina, R., et al. (2011). Трехмерная структура белка, рассчитанная на основе эволюционной вариации последовательности. PLoS One 6, e28766.doi: 10.1371 / journal.pone.0028766

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mi, W., Li, Y., Yoon, S.H., Ernst, R.K., Walz, T., and Liao, M. (2017). Структурные основы MsbA-опосредованного транспорта липополисахаридов. Природа 549, 233–237. DOI: 10.1038 / nature23649

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мишра, С., Верхален, Б., Стейн, Р. А., Вен, П. К., Тайхоршид, Э., и Мчаураб, Х. С. (2014). Конформационная динамика нуклеотид-связывающих доменов и ход мощности гетеродимерного переносчика ABC. Элиф 3, e02740.

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мюллер, А., Севери, Э., Маллиган, К., Уоттс, А. Г., Келли, Д. Дж., Уилсон, К. С. и др. (2006). Сохранение структуры и механизма в первичных и вторичных переносчиках на примере SiaP, фактора вирулентности, связывающего сиаловую кислоту из Haemophilus influenzae . J. Biol. Chem. 281, 22212–22222. doi: 10.1074 / jbc.m603463200

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mulligan, C., Феноллар-Феррер, К., Фицджеральд, Г.А., Вергара-Жак, А., Кауфманн, Д., Ли, Ю. и др. (2016). Бактериальный переносчик дикарбоксилата VcINDY использует двухдоменный механизм элеваторного типа. Нац. Struct. Мол. Биол. 23, 256–263. doi: 10.1038 / nsmb.3166

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маллиган К., Фишер М. и Томас Г. Х. (2011). Трехсторонние АТФ-независимые периплазматические (TRAP) переносчики у бактерий и архей. FEMS Microbiol.Ред. 35, 68–86. DOI: 10.1111 / j.1574-6976.2010.00236.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mulligan, C., Geertsma, E. R., Severi, E., Kelly, D. J., Poolman, B., and Thomas, G.H. (2009). Белок, связывающий субстрат, придает направленность электрохимическому транспортеру TRAP, управляемому градиентом натрия. Пнас 106, 1778–1783. doi: 10.1073 / pnas.0809979106

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mulligan, C., Келли, Д. Дж., И Томас, Г. Х. (2007). Трехсторонние АТФ-независимые периплазматические транспортеры: применение реляционной базы данных для полногеномного анализа частоты и организации генов-транспортеров. J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 12, 218–226. doi: 10.1159 / 000099643

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ng, K. M., Ferreyra, J. A., Higginbottom, S. K., Lynch, J. B., Kashyap, P. C., Gopinath, S., et al. (2013). Высвобожденные микробиотой сахара хозяина способствуют распространению кишечных патогенов после приема антибиотиков. Природа 502, 96–99. doi: 10.1038 / nature12503

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Nguyen, P. T., Lai, J. Y., Lee, A. T., Kaiser, J. T., and Rees, D. C. (2018). Неканоническая роль связывающего белка в захвате субстрата транспортером MetNI Methionine ATP Binding Cassette (ABC). Proc. Natl. Акад. Sci. США 115, E10596 – E10604. DOI: 10.1073 / pnas.1811003115

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Nielubowicz, G.Р., Смит, С. Н., и Мобли, Х. Л. Т. (2010). Поглощение цинка способствует подвижности и дает конкурентное преимущество Proteus mirabilis во время экспериментальной инфекции мочевыводящих путей. Iai 78, 2823–2833. doi: 10.1128 / iai.01220-09

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

North, R. A., Horne, C. R., Davies, J. S., Remus, D. M., Muscroft-Taylor, A. C., Goyal, P., et al. (2018). «Просто ложка сахара». Импорт сиаловой кислоты через мембраны бактериальных клеток. Biophys. Ред. 10, 219–227. doi: 10.1007 / s12551-017-0343-x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Норт, Р. А., Уотсон, А. Дж. А., Пирс, Ф. Г., Маскрофт-Тейлор, А. С., Фриманн, Р., Фэрбенкс, А. Дж. И др. (2016). Структура и ингибирование N-ацетил нейраминатлиазы из метициллин-резистентной Staphylococcus aureus . FEBS Lett. 590 (23), 4414–4428. DOI: 10.1002 / 1873-3468.12462

О’Мара, М. Л., и Марк, А. Э. (2012). Влияние окружающей среды на структуру мембранного белка: P-гликопротеин в физиологических условиях. J. Chem. Теор. Comput. 8, 3964–3976. doi: 10.1021 / ct300254y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Овчинников, С., Камисетти, Х., Бейкер, Д. (2014). Надежное и точное прогнозирование взаимодействий остаток-остаток через интерфейсы белков с использованием эволюционной информации. eLife 3. doi: 10.7554 / elife.02030.014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Perry, R.Д., Бобров А. Г., Фетерстон Дж. Д. (2015). Роль переносчиков переходных металлов для железа, цинка, марганца и меди в патогенезе Yersinia pestis . Металломика 7, 965–978. doi: 10.1039 / c4mt00332b

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Peter, M. F., Gebhardt, C., Glaenzer, J., Schneberger, N., De Boer, M., Thomas, G.H., et al. (2021 г.). Запуск закрытия белка, связывающего субстрат транспортера сиаловой кислоты TRAP, посредством связывания природных или искусственных субстратов. J. Mol. Биол. 433, 166756. doi: 10.1016 / j.jmb.2020.166756

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Putman, M., Van Veen, H. W., and Konings, W. N. (2000). Молекулярные свойства бактериальных переносчиков нескольких лекарственных средств. Microbiol. Мол. Биол. Ред. 64, 672–693. doi: 10.1128 / mmbr.64.4.672-693.2000

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Rabus, R., Jack, D. L., Kelly, D. J., and Saier, M.H. (1999). Транспортеры TRAP: древнее семейство экстрацитоплазматических вторичных активных транспортеров, зависимых от рецепторов растворенных веществ. Microbiology 145 (Pt 12), 3431–3445. doi: 10.1099 / 00221287-145-12-3431

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Райс, А. Дж., Альварес, Ф. Дж., Дэвидсон, А. Л., и Пинкетт, Х. У. (2014). Влияние липидной среды на конформационные изменения импортера ABC. Каналы 8, 327–333. doi: 10.4161 / chan.29294

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Роза, Л. Т., Бьянкони, М. Э., Томас, Г. Х., и Келли, Д.J. (2018). Трехсторонние АТФ-независимые периплазматические (TRAP) переносчики и трехсторонние переносчики трикарбоксилата (TTT): от поглощения к патогенности. Фронт. Cel Infect. Microbiol. 8, 33. doi: 10.3389 / fcimb.2018.00033

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ruggiero, A., Dattelbaum, J. D., Staiano, M., Berisio, R., D’auria, S., and Vitagliano, L. (2014). Организация свободного обмена доменами придает замечательную стабильность димерной структуре аргинин-связывающего белка из Thermotoga maritima . PLoS ONE 9, e96560. doi: 10.1371 / journal.pone.0096560

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сайер, М. Х. (2000). Функционально-филогенетическая система классификации трансмембранных переносчиков растворенных веществ. Microbiol. Мол. Биол. Ред. 64, 354–411. doi: 10.1128 / mmbr.64.2.354-411.2000

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Санчес-Ортис, В. Дж., Домензен, К., Поджио, С., Дрейфус, Г., и Камарена, Л.(2021 г.). Периплазматический компонент DctPQM TRAP-транспортера является частью сенсорного пути DctS / DctR в Rhodobacter sphaeroides . Микробиология 167. doi: 10.1099 / mic.0.001037

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Scalise, M., Console, L., Galluccio, M., Pochini, L., and Indiveri, C. (2020). Химическое нацеливание мембранных транспортеров: понимание структурных / функциональных взаимосвязей. САУ Омега 5, 2069–2080. doi: 10.1021 / acsomega.9b04078

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Scheepers, G.Х., Ликлама, А.Н.Дж.А., и Пулман, Б. (2016). Обновленная структурная классификация субстрат-связывающих белков. FEBS Lett. 590, 4393–4401. doi: 10.1002 / 1873-3468.12445

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Severi, E., Randle, G., Kivlin, P., Whitfield, K., Young, R., Moxon, R., et al. (2005). Транспорт сиаловой кислоты в Haemophilus influenzae необходим для сиалирования липополисахаридов и устойчивости сыворотки и зависит от нового трехкомпонентного АТФ-независимого периплазматического переносчика. Мол. Microbiol. 58, 1173–1185. doi: 10.1111 / j.1365-2958.2005.04901.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стефан Э., Хофманн С. и Тампе Р. (2020). Одиночный ход мощности, связанный с связыванием АТФ, приводит к перемещению субстрата в гетеродимерном транспортере ABC. Elife 9.doi: 10.7554 / elife.55943.sa2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Танака, К. Дж., Сонг, С., Мейсон, К. и Пинкетт, Х. У. (2018). Селективное поглощение субстрата: роль импортеров АТФ-связывающей кассеты (ABC) в патогенезе. Биохим. Биофиз. Acta (Bba) — биомембраны 1860, 868–877. doi: 10.1016 / j.bbamem.2017.08.011

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Thomas, C., Aller, S. G., Beis, K., Carpenter, E. P., Chang, G., Chen, L., et al. (2020). Структурное и функциональное разнообразие требует новой классификации ABC-транспортеров. FEBS Lett. 594, 3767–3775. doi: 10.1002 / 1873-3468.13935

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Vetting, M.В., Аль-Обаиди, Н., Чжао, С., Сан-Франциско, Б., Ким, Дж., Вичелеки, Д. Дж. И др. (2015). Экспериментальные стратегии для функциональной аннотации и открытия метаболизма: целевой скрининг белков, связывающих растворенные вещества, и беспристрастное панорамирование метаболомов. Биохимия 54, 909–931. doi: 10.1021 / bi501388y

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вигонский Э., Овчаренко Э., Левинсон О. (2013). Два молибдатных / вольфраматных переносчика ABC, которые по-разному взаимодействуют со своими связывающими субстрат белками. Proc. Natl. Акад. Sci. 110, 5440–5445. doi: 10.1073 / pnas.1213598110

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wahlgren, W. Y., Dunevall, E., North, R.A., Paz, A., Scalise, M., Bisignano, P., et al. (2018). Связанная с субстратом внешне-открытая структура Na (+) — связанного симпортера сиаловой кислоты обнаруживает новый Na (+) сайт. Нац. Commun. 9, 1753. doi: 10.1038 / s41467-018-04045-7

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уорд, А., Рейес, К. Л., Ю, Дж., Рот, К. Б., и Чанг, Г. (2007). Гибкость в ABC Transporter MsbA: альтернативный доступ с поворотом. Proc. Natl. Акад. Sci. 104, 19005–19010. doi: 10.1073 / pnas.0709388104

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уилсон, Б. Р., Богдан, А. Р., Миядзава, М., Хашимото, К., и Цудзи, Ю. (2016). Сидерофоры в метаболизме железа: от механизма к терапевтическому потенциалу. Trends Mol. Med. 22, 1077–1090. DOI: 10.1016 / j.molmed.2016.10.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уайборн, Н. Р., Олдерсон, Дж., Эндрюс, С. К., и Келли, Д. Дж. (2001). Топологический анализ DctQ, малого интегрального мембранного белка C4-дикарбоксилатного транспортера TRAP Rhodobacter capsulatus . FEMS Microbiol. Lett. 194, 13–17. doi: 10.1111 / j.1574-6968.2001.tb09439.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

RCSB PDB — 1HQI: КОМПОНЕНТ P2 ИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ ФЕНОЛГИДРОКСИЛАЗЫ, ЯМР, 11 СТРУКТУР

Фенолгидроксилаза из Pseudomonas sp.CF600 является членом семейства биядерных многокомпонентных оксигеназ, содержащих железные центры, которые катализируют превращение фенола и некоторых его метилзамещенных производных в катехол. В дополнение к компоненту редуктазы, который переносит электроны от NADH, для оптимального обмена гидроксилазы требуется P2, белок, содержащий 90 аминокислот, который легко отделяется от других компонентов …

Фенолгидроксилаза из Pseudomonas sp. CF600 является членом семейства биядерных многокомпонентных оксигеназ, содержащих железные центры, которые катализируют превращение фенола и некоторых его метилзамещенных производных в катехол.В дополнение к компоненту редуктазы, который переносит электроны от НАДН, для оптимального обмена гидроксилазы требуется Р2, белок, содержащий 90 аминокислот, который легко отделяется от других компонентов. Трехмерная структура раствора P2 была решена с помощью трехмерной гетероядерной ЯМР-спектроскопии. На основе 1206 экспериментальных ограничений, включая 1060 ограничений по расстоянию, полученных из NOE, 70 ограничений по двугранному углу фи, ограничения по двугранному углу 42 фунта на квадратный дюйм и 34 ограничения водородной связи, всего было получено 12 конвергентных структур.Среднеквадратичное отклонение атомного среднего квадрата для 12-конвергентной структуры относительно средних координат составляет 2,48 А для атомов основной цепи и 3,85 А для всех тяжелых атомов. Эта относительно большая неопределенность может быть приписана конформационной гибкости и обмену. Молекулярная структура P2 состоит из трех спиралей, шести антипараллельных бета-цепей, одной бета-шпильки и некоторых менее упорядоченных областей. Это первая структура среди известных многокомпонентных оксигеназ. На основе трехмерной структуры P2 сравнение последовательностей с аналогичными белками из других многокомпонентных оксигеназ позволило предположить, что все эти белки могут иметь консервативную структуру в центральных областях.

---

Организационная принадлежность : & nbsp

Кафедра органической химии, Университет Умео, Швеция.

Скрыть полное аннотация

Последнее от вахбио! — Сывороточный протеин или многокомпонентный протеин?

• Опубликовано 30 сентября 2016
• Автор: Wahbio
• 0

В настоящее время на рынке спортивного питания можно найти множество протеиновых порошков.При таком большом количестве вариантов многие люди поражаются и спрашивают, какой протеиновый порошок мне нужен и почему? В нашем новейшем блоге мы поместили два самых известных протеиновых порошка, сывороточный и многокомпонентный, лицом к лицу и под микроскопом.

Что такое порошки сывороточного и многокомпонентного протеина?

Молоко состоит из двух белков: казеина и сыворотки . Сыворотка может быть отделена от казеина в молоке или образована как побочный продукт при производстве сыра.Биологическая валентность (выражение того, сколько белка усваивается организмом) оценивается в 104, это наивысшее значение для любого отдельного источника белка. Сывороточный протеин очень быстро усваивается организмом, что делает его идеальным для фаз, когда организму требуется мгновенное поступление протеина.

Идея, лежащая в основе многокомпонентного белка , состоит в том, чтобы оптимально объединить в одной смеси синергию различных свойств источников белка. Уравновешивая количество каждого источника белка, смесь предназначена для обеспечения поэтапного поступления белка вместе с полным округленным аминокислотным профилем.Это увеличивает биологическую валентность протеиновой смеси, что означает гораздо больше протеина, более эффективно усваиваемого организмом. Оптимально многокомпонентный белок включает смесь белков быстрого, среднего и медленного действия. При таком сочетании обеспечивается постоянное поступление протеина в течение определенного периода времени от «немедленно» до «максимально возможного срока». Хорошо зарекомендовавшая себя комбинация представляет собой смесь сывороточного, казеинового, соевого и яичного протеина.

Бодибилдинг или потеря веса, какой белок мне нужен?

Несмотря на популярность Whey Protein , убедительные исследования ¹ показали, что для бодибилдеров смесь многокомпонентных белков будет более эффективной во время фазы восстановления после тренировки, чем отдельная сыворотка.Это означает: более эффективный Регенерация и создание мышц с Многокомпонентным белком

Чтобы поддержать устойчивую цель по снижению веса , на подиум также выходит многокомпонентный белок. Причина в том, что многокомпонентные белки способны дольше сохранять чувство сытости, одновременно защищая мышцы на более длительный срок во время диеты.

Аминокислотный профиль

Распределение аминокислот в сывороточном протеине является большим преимуществом, поскольку оно воспроизводит естественное распределение протеина в организме человека.Это соответственно увеличивает биологическую валентность белка, чтобы оставаться лидером рынка в ассортименте из одного источника. Количество незаменимых аминокислот составляет около 50%, из которых в основном BCAA (лейцин, изолейцин и валин).

В многокомпонентной смеси аминокислотный профиль каждого белка дополняет друг друга, заполняя «дыры» в аминокислотном профиле автономных белков. В результате получается смесь с чрезвычайно высокой биологической валентностью. Несмотря на то, что в них содержится меньше BCAA по сравнению с сывороточным протеином, многокомпонентные протеины содержат больше аминокислот, таких как аргинин и глутамин, важных аминокислот для различных функций организма.

Цена

В целом, цены на сывороточный и многокомпонентные белки не сильно отличаются. Однако разница заключается в соотношении затрат на грамм белка и количества белка, усваиваемого организмом. Это означает, что организм может усвоить только определенное количество белка за определенный период времени. С быстродействующим сывороточным протеином 100% абсорбция каждого грамма протеина имеет свои ограничения из-за естественного окисления протеина при достижении порога абсорбции организмом.При использовании многокомпонентной белковой смеси различные скорости абсорбции обеспечивают поэтапное поступление белка, которое адаптируется к этому порогу. В конце концов, окисление протеина сильно снижается, и организм сможет усвоить больше протеина, в который вы вложили свои деньги. Когда вы сравниваете стоимость обоих протеинов по цене за грамм по сравнению с граммами абсорбированного протеина, получается Multi -Компонентная белковая смесь находится впереди.

И победитель …

Итак, какой белок мне нужен? Многокомпонентный белок является универсальным средством практически для любой цели.Белковая смесь является хорошей альтернативой еде и имеет идеальный аминокислотный профиль, обеспечивающий эффективное усвоение переваренного белка.

¹ Проглатывание белковой смеси после упражнений с отягощениями способствует синтезу белка в мышцах человека

Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.

No related posts.