Viabilitas sel mengharuskan berbagai fungsi pada membran sel dipertahankan dengan baik. ATPase tipe-P mentranslokasi substrat melintasi membran, dan mereka telah berevolusi menjadi berbagai jenis yang menangani substrat spesifik dalam rentang yang beragam. Sekarang, aspek struktural utama telah dijelaskan tentang bagaimana dua jenis ATPase tipe-P yang berbeda – Ca2+ yang mengangkut Ca2+ -ATPase dan lipid yang mengangkut P4-ATPase – telah beradaptasi dengan berbagai substrat dan lingkungan fisik.
Banyak bakteri mengekspor kalsium intraseluler menggunakan transporter aktif yang homolog dengan Ca2+-ATPase mamalia seperti membran plasma Ca2+-ATPase dan retikulum sarko-endoplasma Ca2+-ATPase (PMCA dan SERCA, masing-masing). Struktur kristal Ca2+-ATPase 1 dari Listeria monocytogenes (LMCA1) menunjukkan bahwa LMCA1 telah diatur sebelumnya untuk defosforilasi pada pelepasan Ca2+, yang dapat menjelaskan defosforilasi cepat yang diamati sebelumnya dalam studi molekul tunggal.
Juga, variasi dalam arsitektur situs pengikatan kalsium menjelaskan mengapa LMCA1 mengangkut ion Ca2+ tunggal yang mirip dengan PMCA, berbeda dengan dua ion Ca2+ yang diangkut dalam SERCA. Struktur LMCA1 memberikan wawasan tentang divergensi evolusioner dan fitur yang dilestarikan dari kelas pengangkut ion penting ini yang juga memberi tahu kami tentang mekanisme sentral Ca2+ -ATPase mamalia dan bagaimana mereka dapat diatur atau dipengaruhi oleh kondisi patologis.
Untuk studi P4-ATPase, peneliti mengambil perspektif yang berbeda. Siklus transpor ATPase tipe-P terdiri dari dua setengah reaksi. Fosforilasi di mana fosfat ditransfer dari ATP ke transporter, dan defosforilasi, di mana fosfat dilepaskan lagi. Berbeda dengan pengangkut ion seperti LMCA1, P4-ATPase mengangkut lipid dan dikenal sebagai flippases lipid. Yang penting, transpor lipid digabungkan dengan reaksi defosforilasi siklus, di mana untuk transpor ion ATPase tipe-P terutama digabungkan ke reaksi fosforilasi.
Melalui struktur baru yang ditentukan oleh cryo-electron microscopy (cryo-EM) dari ragi lipid flippase, Drs2p/Cdc50p, diselidiki bagaimana flippases lipid telah menyimpang dari transporter ion dan telah mengadaptasi mekanisme enzimatik untuk tujuan “terbalik”. Cryo-EM adalah teknik penting untuk penelitian ini, dan beberapa struktur siklus transpor dapat ditentukan dengan mengunci Drs2p/Cdc50p menggunakan inhibitor yang berbeda dan data mikroskop elektron yang dikumpulkan di fasilitas infrastruktur mikroskop elektron di Universitas Aarhus (EMBION).
Kedua studi tersebut telah dipelopori oleh mahasiswa PhD Sara Basse Hansen dan Postdoc Milena Timcenko — di bawah pengawasan Profesor Poul Nissen (dan Sara juga dari Associate Professor Magnus Kjærgaard) — dan sedang diterbitkan dalam Journal of Molecular Biology.
