$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
β-beczkowe OMP można znaleźć tylko w zewnętrznych błonach mitochondriów, chloroplastach i bakteriach Gram-ujemnych1-3. Chociaż pełnią podobne role jak białka α-helikalne, mają bardzo różne fałdy składające się z centralnej domeny β-beczkowej osadzonej w błonie centralnej, w zakresie od 8 do 26 antyrównoległych nici β, przy czym każda nić jest ściśle połączona z dwiema sąsiednimi niciami (ryc. 1 i 2). Pierwsza i ostatnia nić domeny β-barrel oddziałują następnie ze sobą, prawie wyłącznie w sposób antyrównoległy (z wyjątkiem mitochondrialnego VDAC), aby zamknąć i uszczelnić domenę β-barrel od otaczającej błony. Wszystkie β-beczkowe OMP mają pętle zewnątrzkomórkowe o różnej sekwencji i długości, które odgrywają ważną rolę w interakcjach ligandów i / lub kontaktach białko-białko, przy czym pętle te czasami mają rozmiar nawet 75 reszt, takich jak znalezione w białku wiążącym Neisserial transferynę A (TbpA)4. β-beczkowe OMP mogą również mieć N-końcowe lub C-końcowe rozszerzenia peryplazmatyczne, które służą jako dodatkowe domeny do funkcjonalnego celu białka (np. BamA5-7, FimD8,9, FadL10). Chociaż istnieje wiele typów β-lufowych OMP11, dwa z bardziej powszechnych typów opisano poniżej jako przykłady dla osób mniej zaznajomionych z tą dziedziną: (1) transportery zależne od tony i (2) autotransportery.
Transportery zależne od TonB (np. FepA, TbpA, BtuB, Cir, etc.) są niezbędne do importu składników odżywczych i zawierają N-końcową domenę wtyczki składającą się z ~150 reszt, która znajduje się schowana w C-końcowej 22-niciowej domenie β-baryłkowej osadzonej w zewnętrznej membranie12 (Rysunek 3). Podczas gdy ta domena czopowa zapobiega swobodnemu przechodzeniu substratu przez domenę beczkowatą, wiązanie substratu indukuje zmianę konformacyjną w domenie czopowej, która prowadzi do tworzenia porów (albo przez przegrupowanie czopa, albo przez częściowe/pełne wyrzucenie czopa), co może następnie ułatwić transport substratu przez błonę zewnętrzną do peryplazmy. Transportery zależne od TonB są szczególnie ważne dla przetrwania niektórych patogennych szczepów bakterii Gram-ujemnych, takich jak Neisseria meningitidis, które wyewoluowały wyspecjalizowane transportery, które wychwytują składniki odżywcze, takie jak żelazo, bezpośrednio z ludzkich białek gospodarza4,13,14.
Autotransportery należą do systemu wydzielania bakterii Gram-ujemnych typu V i są β-beczkowymi OMP, które składają się z domeny β-beczkowej (zazwyczaj 12-niciowej jak w przypadku EstA i EspP) oraz domeny pasażerskiej, która jest albo wydzielana, albo prezentowana na powierzchni komórki15,16 (Rysunek 3). Te β-beczkowe OMP często odgrywają ważną rolę w przetrwaniu i zjadliwości komórek, a domena pasażera służy jako proteaza, adhezyna i / lub inny efektor, który pośredniczy w patogenezie.
Metody strukturalne, takie jak krystalografia rentgenowska, spektroskopia NMR i mikroskopia elektronowa (EM) pozwalają nam określić modele dla OMP w rozdzielczości atomowej, które z kolei mogą być wykorzystane do dokładnego rozszyfrowania, jak funkcjonują w zewnętrznej membranie. Te bezcenne informacje mogą być następnie wykorzystane do opracowania leków i szczepionek, jeśli ma to zastosowanie. Na przykład białko wiążące transferynę A (TbpA) znajduje się na powierzchni Neisseria i jest niezbędne do patogenezy, ponieważ bezpośrednio wiąże ludzką transferynę, a następnie ekstrahuje i importuje żelazo dla własnego przetrwania. Bez TbpA Neisseria nie może wymiatać żelaza z ludzkiego gospodarza i staje się niepatogenna. Po rozwiązaniu struktury krystalicznej ludzkiej transferyny związanej z TbpA4 stało się znacznie jaśniejsze, w jaki sposób te dwa białka łączą się, jakie regiony TbpA pośredniczą w interakcji, jakie reszty są ważne dla ekstrakcji żelaza przez TbpA i jak można opracować terapie przeciwko Neisseria ukierunkowanej na TbpA. W związku z tym, biorąc pod uwagę znaczenie β-baryłkowatych OMP w bakteriach Gram-ujemnych dla przeżycia i patogenezy, a także w funkcji mitochondriów i chloroplastów, a także potrzebę dodatkowych informacji strukturalnych na temat tej unikalnej klasy białek błonowych i systemów, w których funkcjonują, przedstawiono ogólne protokoły z ogólnym celem ekspresji i oczyszczania docelowych OMP na wysokich poziomach w celu scharakteryzowania metodami strukturalnymi.