Diferentes mecanismos de acoplamiento energético para las permeasas de aminoácidos sensibles y resistentes a choques de Escherichia coli

Resumen Basado en los efectos del choque osmótico, se ha demostrado previamente que existen dos categorías de sistemas de transporte en bacterias gramnegativas: (a) los sistemas sensibles al choque, que están asociados con proteínas de unión periplásmica y que están ausentes en vesículas de membrana aisladas, y (b) los sistemas insensibles al choque, cuyas proteínas transportadoras no se liberan por choque osmótico y que son activas en vesículas de membrana. En esta ampliación de un informe anterior (Berger, E. A. (1973) Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. 70, 1514) se examinó el acoplamiento energético para varias permeasas de aminoácidos estudiando la capacidad de diversas fuentes de energía para impulsar la captación en células de Escherichia coli privadas de nutrientes, bloqueadas en sitios específicos de metabolismo energético. Concluimos que los donantes de energía para las dos clases de sistemas de transporte son fundamentalmente diferentes. La siguiente evidencia sugiere la necesidad obligatoria de energía de enlace de fosfato para las permeasas sensibles al choque, pero no para las resistentes al choque. (a) Los mutantes defectuosos en Ca, MgATPasa no pueden utilizar la energía oxidativa suministrada por d-lactato o metanosulfato de fenazina más ascorbato para impulsar los sistemas sensibles al choque. Los sistemas resistentes al choque, sin embargo, son bastante activos con estos donantes de electrones. (b) El arsenato anula las actividades de las permeasas sensibles al choque, pero no las resistentes al choque. (c) Cuando se suministra con una fuente de ATP glicolítico, los sistemas sensibles al choque en un mutante de ATPasa son bastante activos y son relativamente resistentes a la anaerobiosis y al desacoplante 2,4-dinitrofenol. Los sistemas resistentes al choque parecen ser impulsados por un estado de membrana rico en energía que puede ser formado ya sea por respiración o por hidrólisis de ATP: (a) estas permeasas son fuertemente inhibidas por dinitrofenol, (b) no requieren actividad de Ca, MgATPasa cuando son impulsadas por energía respiratoria, (c) en presencia de una fuente de ATP glicolítico, estos sistemas muestran actividades independientes de la respiración que se reducen por la mutación de ATPasa, y (d) N,N'-diciclohexilcarbodiimida estimula el transporte de prolina en vesículas de membrana y células intactas de la cepa DL 54, un mutante que se cree posee una Ca, MgATPasa que no solo es inactiva, sino que también presenta defectos en su función estructural en la membrana (Bragg P. D., y Hou, C. (1973) Biochem. Biophys. Res. Commun. 50, 729).