Structural insights into the human neutral amino acid transporter ASCT2
Structureel inzicht in de menselijke neutrale aminozuurtransporter ASCT2
Levende cellen behouden hun homeostase door voortdurend metabolieten, ionen en energie uit te wisselen met hun omgeving. Centraal in dit proces staan membraantransporters, die de beweging van opgeloste stoffen over membranen reguleren. Onder deze spelen aminozuurtransporters een cruciale rol bij eiwitsynthese, signaaloverdracht en metabolisme, en vereisen ze een nauwkeurige intracellulaire regulatie.
Met dit proefschrift onderzoekt Anna Borowska ASCT2 (SLC1A5), een Na⁺-afhankelijke harmonizer van neutrale aminozuren. ASCT2 faciliteert de verplichte uitwisseling van kleine polaire aminozuren, waaronder glutamine, en is betrokken bij nutriëntenhomeostase, kankermetabolisme en celfusie. Ondanks de structurele gelijkenis met concentrerende EAAT-transporters voert ASCT2 uitsluitend uitwisselingstransport uit.
Hoofdstuk 2 onthult dat ASCT2 drie Na⁺-ionen per transportcyclus bindt, maar één Na⁺-ion vasthoudt, zelfs onder lage Na⁺-condities. Deze constitutieve binding, samen met beperkte dynamiek in transmembraanhelix 7, voorkomt volledige vrijgave van het substraat en verklaart het strikte uitwisselingsmechanisme.
Hoofdstuk 3 laat zien dat de membraanomgeving de conformationele flexibiliteit van ASCT2 bepaalt: detergentoplossing stabiliseert één toestand, terwijl nanodiscs heterogene en intermediaire conformaties vastleggen, wat de structurele controlepunten tegen Na⁺-lekkage tijdens de transportcyclus blootlegt.
Hoofdstuk 4 verkent de rol van ASCT2 als cellulaire receptor voor het fusogene humane eiwit Syncytin-1. De cryo-EM-structuur van ASCT2 in complex met Syncytin-1 onthulde selectieve herkenning van de naar buiten gerichte toestand, gemedieerd door een breed, asymmetrisch interactie-oppervlak.
Tot slot toont hoofdstuk 5 het gebruik aan van het fluorescerende aminozuur Anap als sonde voor de dynamiek van ASCT2. Gezamenlijk integreert dit werk structurele en biochemische benaderingen om te onthullen hoe ASCT2 zijn dubbele rol in transport en membraanfusie in balans houdt, en draagt het bij aan een beter begrip van transporterbiologie.