IntroductionBacterial efflux pumps

Introduction
Bacterial efflux pumps (EPs) are proteins that are localized and imbedded in the plasma membrane of the bacterium and whose function is to recognize noxious agents that have penetrated the protective cell wall of the organism and reached the periplasm or cytoplasm, and extrude them before they reach their intended targets (Amaral et al., 2008, 2010b, 2011b; Pagès and Amaral, 2009; Pagès et al., 2011). Moreover, EPs also recognize toxic compounds that are products of metabolism of the bacterium and hence perform excretory functions as well (Li and Nikaido, 2009; Nikaido, 2011). In other words, EPs are transporters of noxious compounds from within the bacterial cell to the external environment. With the possible exception of excretory functions, EPs utilize sources of energy for their function inasmuch as they transport compounds against a concentration gradient. There are two particularly distinguished types of immediate sources of energy utilized by the different known families of EPs: ATP (Marshall and Piddock, 1997; Lewis, 2001; Lorca et al., 2007; Moitra et al., 2011) and the proton motive force (PMF; Amaral et al., 2008, 2010b, 2011b; Li and Nikaido, 2009; Pagès and Amaral, 2009; Nikaido, 2011; Pagès et al., 2011; Spengler et al., 2012). For example, ABC transporters directly utilize ATP for their energy source. These ABC transporter proteins consist of two domains; one that is embedded in the plasma membrane and other is on the medial side of the plasma membrane. The domain that is on the medial side of the plasma membrane has two sites for the binding of the substrate and two sites for the binding and hydrolysis of ATP. Subsequent to the recognition of the noxious agent and its binding to the ABC transporter, ATP is hydrolyzed providing the needed energy for the conformational changes of the transporter that promote the extrusion of the noxious agent to the environment (Marshall and Piddock, 1997; Bhattacharjee et al., 2000; Lewis, 2001; Lorca et al., 2007; Moitra et al., 2011). The precise structural changes that take place as well as the means by which the transporter recognizes structurally unrelated compounds is not yet completely understood. Unlike the ABC transporters, members of resistance nodulation division (RND) family obtain their energy from the PMF established as the result of cellular metabolism. Protons that are not used for coupling with molecular oxygen are exported to the surface of the cell (Mulkidjanian et al., 2005, 2006; Mulkidjanian, 2006) where they are distributed and bound to components of the protective lipopolysaccharide (LPS) layer and basic amino acids of the outer cell wall of Gram-negative (Roberts, 1996) and Gram-positive bacteria (Nikaido, 2003). The differential distribution of hydronium ions relative to their concentration in the milieu results in a pH at the surface of the cell that is two to three pH units lower than that of the milieu (Mulkidjanian et al., 2005, 2006; Mulkidjanian, 2006). These surface bound hydronium ions can travel through porins (Achouak et al., 2001; Pagès et al., 2008) that carry water into the periplasm and hence they contribute to the concentration of hydronium ions at the periplasmic surface of the plasma membrane. Because the concentration of hydronium ions is greater at the periplasm than that at the plasma membrane surface medial to the cytoplasm, an electrochemical gradient results: the PMF (Prebble, 1996). These hydronium ions can therefore move in accordance to the established gradient from the periplasm to the cytoplasmic medial side of the plasma membrane via porins on the plasma membrane. Before the movement of hydronium ions is further discussed as the source of energy from the PMF, the structure and mechanism of the main EP of Escherichia coli (which belongs to the RND family) need addressing.

The main EP of E. coli is the AcrAB-TolC efflux pump (Ma et al., 1995; Okusu et al., 1996; Viveiros et al., 2005). In situations when this pump is deleted or deactivated, its function is replaced by another RND efflux pump the AcrEF-TolC pump (Viveiros et al., 2005). Both EPs consist of three distinct proteins. The transporter component of the AcrAB-TolC pump, AcrB, is attached to the plasma membrane and coded by the gene acrB. There are two fusion proteins, AcrA, coded by the gene acrA, that flank the AcrB transporter and are believed to assist the movement of a substrate through the AcrB transporter by peristaltic action driving water through the transporter (Nikaido, 2011). The third component of the AcrAB-TolC pump is the TolC channel which is contiguous with the AcrB transporter and provides a conduit for the extrusion of the substrate (Lorca et al., 2007). The TolC protein is also part of other tri-unit EPs of the organism (Nikaido, 2011). Even though the AcrAB-TolC efflux pump has been studied for three decades and has been shown to extrude a large variety of unrelated compounds with widely different structures (Nikai

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แนะนำBacterial efflux pumps (EPs) are proteins that are localized and imbedded in the plasma membrane of the bacterium and whose function is to recognize noxious agents that have penetrated the protective cell wall of the organism and reached the periplasm or cytoplasm, and extrude them before they reach their intended targets (Amaral et al., 2008, 2010b, 2011b; Pagès and Amaral, 2009; Pagès et al., 2011). Moreover, EPs also recognize toxic compounds that are products of metabolism of the bacterium and hence perform excretory functions as well (Li and Nikaido, 2009; Nikaido, 2011). In other words, EPs are transporters of noxious compounds from within the bacterial cell to the external environment. With the possible exception of excretory functions, EPs utilize sources of energy for their function inasmuch as they transport compounds against a concentration gradient. There are two particularly distinguished types of immediate sources of energy utilized by the different known families of EPs: ATP (Marshall and Piddock, 1997; Lewis, 2001; Lorca et al., 2007; Moitra et al., 2011) and the proton motive force (PMF; Amaral et al., 2008, 2010b, 2011b; Li and Nikaido, 2009; Pagès and Amaral, 2009; Nikaido, 2011; Pagès et al., 2011; Spengler et al., 2012). For example, ABC transporters directly utilize ATP for their energy source. These ABC transporter proteins consist of two domains; one that is embedded in the plasma membrane and other is on the medial side of the plasma membrane. The domain that is on the medial side of the plasma membrane has two sites for the binding of the substrate and two sites for the binding and hydrolysis of ATP. Subsequent to the recognition of the noxious agent and its binding to the ABC transporter, ATP is hydrolyzed providing the needed energy for the conformational changes of the transporter that promote the extrusion of the noxious agent to the environment (Marshall and Piddock, 1997; Bhattacharjee et al., 2000; Lewis, 2001; Lorca et al., 2007; Moitra et al., 2011). The precise structural changes that take place as well as the means by which the transporter recognizes structurally unrelated compounds is not yet completely understood. Unlike the ABC transporters, members of resistance nodulation division (RND) family obtain their energy from the PMF established as the result of cellular metabolism. Protons that are not used for coupling with molecular oxygen are exported to the surface of the cell (Mulkidjanian et al., 2005, 2006; Mulkidjanian, 2006) where they are distributed and bound to components of the protective lipopolysaccharide (LPS) layer and basic amino acids of the outer cell wall of Gram-negative (Roberts, 1996) and Gram-positive bacteria (Nikaido, 2003). The differential distribution of hydronium ions relative to their concentration in the milieu results in a pH at the surface of the cell that is two to three pH units lower than that of the milieu (Mulkidjanian et al., 2005, 2006; Mulkidjanian, 2006). These surface bound hydronium ions can travel through porins (Achouak et al., 2001; Pagès et al., 2008) that carry water into the periplasm and hence they contribute to the concentration of hydronium ions at the periplasmic surface of the plasma membrane. Because the concentration of hydronium ions is greater at the periplasm than that at the plasma membrane surface medial to the cytoplasm, an electrochemical gradient results: the PMF (Prebble, 1996). These hydronium ions can therefore move in accordance to the established gradient from the periplasm to the cytoplasmic medial side of the plasma membrane via porins on the plasma membrane. Before the movement of hydronium ions is further discussed as the source of energy from the PMF, the structure and mechanism of the main EP of Escherichia coli (which belongs to the RND family) need addressing.หลัก EP ของ E. coli เป็นปั๊ม efflux AcrAB TolC (Ma et al. 1995 Okusu et al. 1996 Viveiros et al. 2005) ในสถานการณ์ เมื่อปั๊มนี้ถูกลบ หรือปิดใช้ งาน การทำงานถูกแทนที่ ด้วยอื่นปลอดภัย efflux ปั๊ม AcrEF-TolC ปั๊ม (Viveiros et al. 2005) กำไรต่อหุ้นทั้งสองประกอบด้วยโปรตีนแตกต่างกันสาม คอมโพเนนต์การขนส่งของปั๊ม AcrAB TolC, AcrB แนบกับเยื่อ และโดย acrB ยีน มีสองฟิวชั่นโปรตีน AcrA โดย acrA ยีน ที่อยู่ขนาบข้างขนส่ง AcrB และเชื่อว่าจะช่วยให้การเคลื่อนที่ของพื้นผิวผ่านขนส่ง AcrB โดยดำเนินการ peristaltic ขับน้ำผ่านขนส่ง (Nikaido, 2011) คอมโพเนนต์ที่สามของปั๊ม AcrAB TolC เป็นช่องทาง TolC ซึ่งอยู่ติดกับขนส่ง AcrB และให้มีท่อสำหรับอัดขึ้นรูปของพื้นผิว (Lorca et al. 2007) โปรตีน TolC เป็นส่วนหนึ่งของ EPs ไตรหน่วยอื่น ๆ ของชีวิต (Nikaido, 2011) แม้ว่าปั๊ม efflux AcrAB TolC ได้รับการศึกษาสำหรับสามทศวรรษ และได้รับการแสดงเพื่อขับไล่ความหลากหลายของสารประกอบที่ไม่มีโครงสร้างแตกต่างกัน (Nikai

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทนำ
แบคทีเรียปั๊มไหล (EPS) เป็นโปรตีนที่ได้รับการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นและฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรียและมีฟังก์ชั่นคือการรู้จักตัวแทนพิษที่ได้เจาะผนังเซลล์ป้องกันของสิ่งมีชีวิตและถึง periplasm หรือพลาสซึมและขับไล่พวกเขาก่อน พวกเขามาถึงเป้าหมายที่ตั้งใจ (Amaral et al, 2008, 2010b, 2011b. หน้าและ Amaral 2009;. หน้า et al, 2011) นอกจากนี้อีพีเอสยังตระหนักสารพิษที่เป็นผลิตภัณฑ์ของการเผาผลาญของแบคทีเรียและด้วยเหตุนี้ทำหน้าที่ขับถ่ายได้เป็นอย่างดี (หลี่และ Nikaido 2009; Nikaido 2011) ในคำอื่น ๆ อีพีเอสที่มีรถบรรทุกขนย้ายของสารพิษจากภายในเซลล์ของแบคทีเรียกับสภาพแวดล้อมภายนอก มีข้อยกเว้นของการทำงานขับถ่ายอีพีเอสใช้ประโยชน์จากแหล่งพลังงานสำหรับการทำงานของพวกเขาตราบเท่าที่พวกเขาสารประกอบขนส่งกับการไล่ระดับความเข้มข้น และแรงจูงใจโปรตอนเอทีพี: มีสองประเภทที่แตกต่างโดยเฉพาะอย่างยิ่งของแหล่งที่มาทันทีของพลังงานที่ใช้โดยครอบครัวที่รู้จักกันแตกต่างกันของอีพีเอสมี (. ลูอิส 2001; Lorca et al, 2007 Moitra et al, 2011 มาร์แชลล์และ Piddock 1997.) แรง (PMF; Amaral et al, 2008, 2010b, 2011b. และหลี่ Nikaido 2009; หน้าและ Amaral 2009; Nikaido 2011; หน้าเว็บ et al, 2011;.. Spengler et al, 2012) ยกตัวอย่างเช่นเอบีซี transporters โดยตรงใช้เอทีพีสำหรับแหล่งพลังงานของพวกเขา เหล่านี้เอบีซีโปรตีน transporter ประกอบด้วยสองโดเมน; หนึ่งที่ถูกฝังอยู่ในเยื่อหุ้มพลาสม่าและอื่น ๆ ที่อยู่ในด้านที่อยู่ตรงกลางของเยื่อหุ้มพลาสม่า โดเมนที่มีอยู่ในด้านที่อยู่ตรงกลางของเยื่อหุ้มเซลล์มีสองเว็บไซต์สำหรับการรวมของพื้นผิวและสองเว็บไซต์สำหรับการย่อยมีผลผูกพันและของเอทีพี ภายหลังจากการรับรู้ของตัวแทนพิษและผูกพันกับขนย้ายเอบีซีเอทีพีมีการไฮโดรไลซ์ให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของขนย้ายที่ส่งเสริมการอัดขึ้นรูปของตัวแทนพิษต่อสิ่งแวดล้อม (มาร์แชลล์และ Piddock, 1997; Bhattacharjee et อัล, 2000. ลูอิส 2001 Lorca et al, 2007;.. Moitra et al, 2011) การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่แม่นยำที่เกิดขึ้นเช่นเดียวกับวิธีการที่ขนย้ายตระหนักถึงสารประกอบที่ไม่เกี่ยวข้องกับการก่อสร้างยังไม่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ ซึ่งแตกต่างจากเอบีซี transporters สมาชิกของครอบครัวส่วนต้านทานเกิดปม (RND) ได้พลังงานของพวกเขาจาก PMF ที่จัดตั้งขึ้นเป็นผลมาจากการเผาผลาญของเซลล์ โปรตอนที่ไม่ได้ใช้ในการมีเพศสัมพันธ์กับโมเลกุลออกซิเจนจะถูกส่งออกไปยังพื้นผิวของเซลล์ (Mulkidjanian et al, 2005, 2006. Mulkidjanian 2006) ที่พวกเขาจะกระจายและผูกไว้กับองค์ประกอบของ lipopolysaccharide ป้องกัน (LPS) ชั้นและพื้นฐาน แบคทีเรียกรดอะมิโนของผนังเซลล์ด้านนอกของแกรมลบ (โรเบิร์ต, 1996) และแกรมบวก (Nikaido, 2003) การกระจายความแตกต่างของไฮโดรเนียมไอออนเมื่อเทียบกับความเข้มข้นของพวกเขาในผลสภาพแวดล้อมในค่า pH ที่พื้นผิวของเซลล์ที่อยู่ 2-3 หน่วยค่า pH ต่ำกว่าของสภาพแวดล้อมที่ (Mulkidjanian et al, 2005, 2006. Mulkidjanian 2006) . พื้นผิวผูกพันเหล่านี้ไฮโดรเนียมไอออนสามารถเดินทางผ่าน porins (Achouak et al, 2001;. หน้า et al, 2008.) ที่นำน้ำเข้าไปใน periplasm และด้วยเหตุนี้พวกเขามีส่วนร่วมกับความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนที่พื้นผิวของเยื่อ periplasmic พลาสม่า เพราะความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนที่มีขนาดใหญ่ที่ periplasm กว่านั้นที่อยู่ตรงกลางพื้นผิวเยื่อหุ้มพลาสซึมไปที่ผลการไล่ระดับสีไฟฟ้าที่: PMF (ร็บเบิล, 1996) เหล่าไฮโดรเนียมไอออนจึงสามารถเคลื่อนย้ายไปตามทางลาดที่จัดตั้งขึ้นจาก periplasm ไปทางด้านที่อยู่ตรงกลางนิวเคลียสของเยื่อหุ้มผ่าน porins บนเยื่อหุ้มพลาสม่า ก่อนที่การเคลื่อนไหวของไฮโดรเนียมไอออนจะกล่าวถึงต่อไปในฐานะแหล่งพลังงานจาก PMF โครงสร้างและกลไกการสอีหลักของ Escherichia coli (ซึ่งเป็นของครอบครัว RND) ต้องอยู่. อีหลักของเชื้อ E. coli เป็น AcrAB ปั๊มไหล -TolC (MA, et al, 1995;. Okusu et al, 1996;. Viveiros et al, 2005). ในสถานการณ์เมื่อปั๊มนี้จะถูกลบหรือปิดการใช้งานฟังก์ชั่นของมันจะถูกแทนที่ด้วยไหล RND อีกปั๊ม AcrEF-TolC (Viveiros et al., 2005) ทั้งอีพีเอสประกอบด้วยสามโปรตีนที่แตกต่างกัน องค์ประกอบการขนย้ายของปั๊ม AcrAB-TolC, AcrB, อยู่ติดกับเยื่อหุ้มพลาสม่าและเขียนโดย acrB ยีน มีสองโปรตีนฟิวชั่น, ACRA, เขียนโดยยีน ACRA ที่ปีกขนย้าย AcrB และเชื่อว่าจะช่วยให้การเคลื่อนไหวของพื้นผิวที่ผ่านการขนย้ายโดยการกระทำ AcrB น้ำขับรถผ่าน peristaltic ขนย้าย (Nikaido 2011) มี องค์ประกอบที่สามของปั๊ม AcrAB-TolC เป็นช่อง TolC ซึ่งเป็นที่อยู่ติดกันกับ transporter AcrB และให้ท่อสำหรับการอัดขึ้นรูปของพื้นผิว (Lorca et al., 2007) โปรตีน TolC ยังเป็นส่วนหนึ่งของอีพีเอสหน่วยไตรของสิ่งมีชีวิต (Nikaido 2011) แม้ว่าปั๊มไหล AcrAB-TolC ได้รับการศึกษาเป็นเวลาสามทศวรรษที่ผ่านมาและได้รับการแสดงเพื่อขับไล่ความหลากหลายของสารประกอบที่ไม่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างที่แตกต่างกันอย่างแพร่หลาย (Nikai