Birsen Çakır, Ozan Kılıçkaya

11820

BİTKİLERDE ATP BAĞLI KASET (ABC) TAŞIYICI PROTEİNLERİNİN YAPISAL ÖZELLİKLERİ

ATP Bağlayan Kaset (ABC) Taşıyıcıları membran proteinleri içerisinde en büyük ve çeşitlenmiş ailelerden birisidir. Temelde ATP hidrolizi ile oluşan enerjiyi kullanarak hücre membranından madde geçişinden sorumludurlar. Diğer taraftan ailenin bazı üyeleri RNA susturulması ve kromozom stabilizasyonu gibi farklı metabolik olaylarda rol alırlar. ABC taşıyıcıları yapısal olarak iki Nükleotid Bağlanma Domaini (NBD) ve iki Transmembran Domain'den (TMD) oluşurlar. Genetik hastalık, çoklu ilaç direnci ve kanser ile ilişkili olduğundan dolayı ABC taşıyıcıları, memeli ve mikrobiyal sistemlerde yoğun bir şekilde çalışılmış olmasına rağmen, bitkilerde pek fazla çalışmaya rastlanmamaktadır. Bitkilerde ABC taşıyıcıları, abiyotik/biyotik stres cevabının kontrolü ve bitki gelişiminde önemli görevler almaktadır. Bu derlemede ABC taşıyıcılarının yapıları ve görevleri hakkında genel bilgi verilerek, bitkilerde ABC taşıyıcıları hakkında yapılmış çalışmalar tartışılmıştır.
Anahtar Kelimeler:

ABC Bağlı Kaset (ABC) Taşıyıcıları, membran taşıyıcıları

Structure of Atp Binding Cassette (ABC) Transporters in Plants

ATP Binding Cassette (ABC) Transporters are one of the largest and diverse protein families in membrane proteins. They are mainly responsible for transporting the substrates across the cellular membrane by using energy from ATP hydrolysis. However some members of this family play different roles in metabolism such as RNA silencing, chromosome stabilization etc. The main structure of ABC transporters consists of two Nucleotide Binding Domains (NBDs) and two Transmembrane Domains (TMDs). ABC Transporters have been widely studied in mammalian and microbial systems because of their relation with genetic disorders, multidrug resistance and cancer. On the other hand plant ABC transporters play important roles in regulating abiotic/biotic stress response and plant development. This review summarizes literature relevant to the studies of plant ABC transporters, and reviews their structure and functions.
Keywords:

ATP Binding Cassette (ABC) Transporters, membrane transporters,

PDF

___

  • Bird, D., F. Beisson, A. Brigham, J. Shin, S. Greer, R. Jetter, L. Kunst, X. Wu, A. Yephremov, L. Samuels. 2007. Characterization of Arabidopsis ABCG11/WBC11, an ATP binding cassette (ABC) transporter that is required for cuticular lipid secretion. The Plant Journal 52(3): 485-498.
  • artırılmasında görev alır. Arabidopsis thaliana ve Oryza sativa genomlarında 5'er adet bulunmaktadır. Arabidopsis thaliana AtABCF1, AtABCF4 ve AtABCF5'in yaprak ve kökte, AtABCF'nin ise özellikle polen ve anterlerde ifade olduğu, AtABCF'nin ise kök, polen ve anterlerde yüksek derecede ifade olduğu gösterilmiştir. Fizyolojik görevleri ise henüz aydınlatılamamıştır (Yazaki ve ark. 2009).
  • Bodzioch, M., E. Orso, J. Kluchen, T. Langsman, A. Böttcher, W. Dietrich, W. Drobnik, S. Barlage, C. Büchler, M. Porsch-Özcürümez, W. E. Kaminski, H. W. Hahmann, K. Oette, G. Rothe, C. Aslanidis, K. J. Lackner, G. Schmitz. 1999. The gene encoding ATP- binding cassette transporter 1 is mutated in Tangier disease. Nature Genetics 22: 347-351.
  • Braz, A. S. K., J. Finnegan, P. Waterhouse, R. Margis. 2004. A Plant Orthologue of RNase L Inhibitor (RLI) Is Induced in Plants Showing RNA Interference. Journal of Molecular Evolution 59(1): 20-30.
  • (Kromozom Yapısal Onarım Homologları) oluşturur. Yapısında bulunan NBD'nin parçalanmış şekilde bulunmasından dolayı ve bitkiler haricinde iki Walker dizisi arasında ABC imzası taşımadığı için tam olarak ABC proteinleri içerisinde gösterilmez. Kromozom yapısal kontrolü, DNA hasarı ve tamiri konularında görev alır. Arabidopsis thaliana genomu 3 tane SMC i ç e r m e k t e d i r v e f o n k s i y o n l a r ı h e n ü z aydınlatılmamıştır (Sanchez-Fernandez ve ark. 2001; Rea ve ark. 2003; Rea 2007; Verrier ve ark. 2008).
  • Ducos, E., A. S. Fraysse, M. Boutry. 2005. NtPDR3, an iron- deficiency inducible ABC transporter in Nicotiana tabacum. FEBS Letters 579(30): 6791-6795.
  • Dudler, R. and C. Hertig 1992. Structure of an mdr-like gene from Arabidopsis thaliana. Evolutionary implications. Journal of Biological Chemistry 267(9): 5882-5888.
  • Fath, M. J. and R. Kolter 1993. ABC transporters: bacterial exporters. Microbiological Reviews 57(4): 995-1017.
  • Gadsby, D. C., P. Vergani, L. Csanady. 2006. The ABC protein turned chloride channel whose failure causes cystic fibrosis. Nature 440(7083): 477-483.
  • Gaedeke, N., M. Klein, 2001. The Arabidopsis thaliana ABC transporter AtMRP5 controls root development and stomata movement. EMBO J 20(8): 1875-1887.
  • Garcia, O., P. Bouige, U. Kolukisaoglu, C. Forestier, A. Müller, M. Ansorge, D. Becker, Y. Mamnun, K. Kuchler, B. Schulz, B. Mueller-Roeber, E. Martinoia. 2004. Inventory and Comparative Analysis of Rice and Arabidopsis ATP-binding Cassette (ABC) Systems. Journal of Molecular Biology 343(1): 249-265.
  • Geisler, M., J. J. Blakeslee, R. Bouchard, O. R. Lee, V. Vincenzetti, A. Bandyopadhyay, B. Titapiwatanakun, W. A. Peer, A. Bailly, E. L. Richards, K. F. K. Ejendal, A. P. Smith, C. Baroux, U. Grossniklaus, A. Müller, C. A. Hrycyna, R. Dudler, A. S. Murphy, E. Martinoia. 2005. Cellular efflux of auxin catalyzed by the Arabidopsis MDR/PGP transporter AtPGP1. The Plant Journal 44(2): 179-194. SONUÇ
  • Higgins, C. F. 1992. ABC Transporters: From Microorganisms to Man. Annual Review of Cell Biology 8(1): 67-113.
  • Jones, P. M., M. L. O'Mara, A. M. George. 2009. ABC transporters: a riddle wrapped in a mystery inside an enigma. Trends in Biochemical Sciences 34(10): 520- 531.
  • Lee, M., K. Lee, J. Lee, E. W. Noh, Y. Lee. 2005. AtPDR12 Geisler. 2005. MDR-like ABC transporter AtPGP4 is involved in auxin-mediated lateral root and root hair development. FEBS Letters 579(24): 5399-5406.
  • Sarmiento, C., L. Nigul, S. Chen. 2006. AtRLI2 is an Licht, A. and E. Schneider 2011. ATP binding cassette systems: structures, mechanisms, and functions. Central European Journal of Biology 6(5): 785-801.
  • Linton, K. J., M. F. Rosenberg, I. D. Kerr, C. F. Higgins. Endogenous Suppressor of RNA Silencing. Plant Molecular Biology 61(1): 153-163.
  • Schulz, B. and H. U. Kolukisaoglu 2006. Genomics of plant 2003. Structure of ABC Transporters, In ABC Proteins (I. B. Holland, P. C. C. Susan, K. Karl, S. P. C. C. K. K. Christopher F. Higgins I. Barry Holland and F. H. Christopher eds). Academic Press pp. 65-80, London.
  • Liu, G., R. Sanchez-Fernandez, Z. Li, P. A. Rea. 2001. ABC transporters: The alphabet of photosynthetic life forms or just holes in membranes? FEBS Letters 580(4): 1010-1016.
  • Shitan, N., I. Bazin, K. Dan, K. Obata, K. Kigawa, K. Ueda, F. Sato, C. Forestier, K. Yazaki. 2003. Involvement of CjMDR1, a plant multidrug-resistance-type ATP- binding cassette protein, in alkaloid transport in Coptis japonica. Proceedings of the National Academy of Sciences 100(2): 751-756.
  • Biological Chemistry 276(12): 8648-8656.
  • Locher, K. P. 2004. Structure and mechanism of ABC Smart, C. C. and A. J. Fleming 1996. Hormonal and transporters. Current Opinion in Structural Biology 14(4): 426-431.
  • Environmental Regulation of a Plant PDR5-like ABC Transporter. Journal of Biological Chemistry 271(32): 19351-19357.
  • Lodish, H., A. Berk, P. Matsudaira, C. Kaiser, M. Krieger, M .Schott, L. Zipursky, J. Darnell. 2003. Biomembranes and Cell Architecture, In Molecular Cell Biology. W. H. Freeman and Company pp. 147-196 New York.
  • Stukkens, Y., A. Bultreys, S. Grec, T. Trombik, D. Vanham, M. Boutry. 2005. NpPDR1, a Pleiotropic Drug Resistance-Type ATP-Binding Cassette Transporter from Nicotiana plumbaginifolia, Plays a Major Role in Plant Pathogen Defense. Plant Physiology 139(1): 341- 352.
  • kanamycin resistance to transgenic plants. Nat Biotech 23(9): 1177-1180.
  • Theodoulou, F. L. 2000. Plant ABC transporters. Biochimica Moons, A. 2003. Ospdr9, which encodes a PDR-type ABC et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes 1465(1‚Äì2): 79-103.
  • transporter, is induced by heavy metals, hypoxic stress and redox perturbations in rice roots. FEBS Letters 553(3): 370-376.
  • Varadi, A., G. E. Tusnady, B. Sarkadi. 2003. Membrane Topology of the Human ABC Transporter Proteins, In ABC Proteins (I. B. Holland, P. C. C. Susan, K. Karl, S. P. C. C. K. K. Christopher F. Higgins I. Barry Holland and F. H. Christopher eds). Academic Press, pp. 37-46, London.
  • The Plant Cell Online 13(11): 2441-2454.
  • Oswald, C., I. Holland, L. Schmitt. 2006. The motor Verrier, P. J., D. Bird, B. Burla, E. Dassa, C. Forestier, M. d o m a i n s o f A B C - t r a n s p o r t e r s . N a u n y n - Schmiedeberg's Archives of Pharmacology 372(6): 385-399.
  • Geisler, M. Klein, U. Kolukisaoglu, Y. Lee, E. Martinoia, A. Murphy, P. A. Rea, L. Samuels, B. Schulz, P. E. Spalding, K. Yazaki, F. L. Theodoulou. 2008. Plant ABC proteins: a unified nomenclature and updated inventory. Trends in Plant Science 13(4): 151- 159.
  • Goldman, M. H. Goldman, 2004. NtWBC1, an ABC transporter gene specifically expressed in tobacco reproductive organs. Journal of Experimental Botany 55(403): 1643-1654.
  • Xu, X. M. and S. G. Möller 2004. AtNAP7 is a plastidic SufC-like ATP-binding cassette/ATPase essential for Arabidopsis embryogenesis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 101(24): 9143-9148.
  • Membranes. Lİfe: The Science of Biology. W. H. Freeman pp. 74-94 Virginia.
  • Yazaki, K., N. Shitan, A. Sugiyama, K. Takanashi. 2009. Rea, P. A. 2007. Plant ATP-Binding Cassette Transporters. Annual Review of Plant Biology 58(1): 347-375.
  • Rea, P. A., R. Sanchez-Fernandez, S. Chen, M. Peng, M. Cell and Molecular Biology of ATP-Binding Cassette Proteins in Plants. International Review of Cell and Molecular Biology. W. J. Kwang, Academic Press. Volume 276: 263-299.
  • Klein, M. Geisler, E. Martinoia, 2003. The Plant ABC Transporter Superfamily: The Functions of a Few and Identities of Many, In ABC Proteins (I. B. Holland, P. C. C. Susan, K. Karl, S. P. C. C. K. K. Christopher F. Higgins I. Barry Holland and F. H. Christopher eds)., Academic Press pp. 335-355 London.
  • Zhu, Y.-Q., K.-X. Xu, B. Luo, J.-W. Wang, X.-Y. Chen. 2003. An ATP-Binding Cassette Transporter GhWBC1 from Elongating Cotton Fibers. Plant Physiology 133(2): 580-588.
  • Rees, D. C., E. Johnson, O. Lewinson. 2009. ABC Sorumlu Yazar Birsen ÇAKIR
  • transporters: the power to change. Nat Rev Mol Cell Biol 10(3): 218-227.
  • Sanchez-Fernandez, R., T. G. E. Davies, J. O. D. Coleman, P. Geliş Tarihi
  • Kabul Tarihi : 08.05.2012
  • Superfamily, a Complete Inventory. Journal of Biological Chemistry 276(32): 30231-30244.
  • Santelia, D., V. Vincenzetti, E. Azzarello, L. Bovet, Y. Fukao, P. Dachtig, S. Mancuso, E. Martinoia, M.
Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 1304-7787
  • Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
  • Başlangıç: 2004
  • Yayıncı: Adnan Üniv. Ziraat Fak.
Arşiv
Sayıdaki Diğer Makaleler

TARİHTEN GÜNÜMÜZE TÜRKİYE'DE GÜVERCİN (Columba livia) YETİŞTİRİCİLİĞİ

Orhan Yılmaz, Akif Boz

MAKİNALI HASADA UYGUN BAZI PAMUK ÇEŞİTLERİNDE PAMUK YAPRAKPİRELERİ (Asymetresca decedens & Empoasca decipiens Paoli. Hem.: Cicadellidae)'NİN POPÜLASYON DEĞİŞİMİNİN BELİRLENMESİ

Halil Dündar, İbrahim Gençsoylu, Habibe Küçük

DURGUN SU YÖNTEMİ KULLANARAK ÇİPURA (Sparus aurata) YUMURTALARININ EMBRİYOLOJİK GELİŞİMİNİN İNCELENMESİ

Deniz Çoban, Cüneyt Süzer, Şükrü Yıldırım, Birsen Kırım, Şahin Saka, Kürşat Fırat

Kentsel Çevrede Heykel Mekân Kullanıcı Etkileşimi Üzerine Analiz

Emine Malkoç, Çiğdem Kılıçaslan

BİTKİLERDE ATP BAĞLI KASET (ABC) TAŞIYICI PROTEİNLERİNİN YAPISAL ÖZELLİKLERİ

Birsen Çakır, Ozan Kılıçkaya

FARKLI DÜZEYLERDE KALSİYUM VE FOSFOR İÇEREN YUMURTA TAVUĞU KARMA YEMLERİNE BOR İLAVESİNİN YUMURTA MİNERAL İÇERİKLERİ ÜZERİNE ETKİLERİ

Kamil Küçükyılmaz, Ramazan Erkek