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Songwon Kim (Gwangju Institute of Science and Technology (GIST)) 이상수 (GIST) 박준규 (광주과학기술원) 김지원 (POSTECH) Seulgi Ju (GIST) Seung Hun Choi (Gwangju Institute of Science and Technology (GIST)) 김수빈 (광주과학기술원) Na Jin Kim (광주과학기술원) Semi Hong (광주과학기술원) 강진영 (한국과학기술원) Mi Sun Jin (Gwangju Institute of Science and Technology (GIST))
저널정보
한국분자세포생물학회 Molecules and Cells Molecules and Cells 제45권 제8호
발행연도
2022.8
수록면
575 - 587 (13page)
DOI
10.14348/molcells.2022.0040

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Human ABCB6 is an ATP-binding cassette transporter that regulates heme biosynthesis by translocating various porphyrins from the cytoplasm into the mitochondria. Here we report the cryo-electron microscopy (cryo-EM) structures of human ABCB6 with its substrates, coproporphyrin III (CPIII) and hemin, at 3.5 and 3.7 Å resolution, respectively. Metalfree porphyrin CPIII binds to ABCB6 within the central cavity, where its propionic acids form hydrogen bonds with the highly conserved Y550. The resulting structure has an overall fold similar to the inward-facing apo structure, but the two nucleotide-binding domains (NBDs) are slightly closer to each other. In contrast, when ABCB6 binds a metal-centered porphyrin hemin in complex with two glutathione molecules (1 hemin: 2 glutathione), the two NBDs end up much closer together, aligning them to bind and hydrolyze ATP more efficiently. In our structures, a glycine-rich and highly flexible “bulge” loop on TM helix 7 undergoes significant conformational changes associated with substrate binding. Our findings suggest that ABCB6 utilizes at least two distinct mechanisms to fine-tune substrate specificity and transport efficiency.

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