Familien af cystathionine-β-synthase (CBS)-par-domæne tosidige metal kation transport mediators (CNNMs) består af fire integrale membranproteiner, der er associeret med Mg2+ transport. Strukturelt set indeholder CNNM’erne store cytosoliske regioner bestående af et CBS-par og et cyklisk nukleotidbindende homologidomæne (CNBH). Hvordan disse regulerer Mg2+-transportaktiviteten er ukendt. Her har vi bestemt krystalstrukturerne af cytosoliske fragmenter i to konformationer: Mg2+-ATP-analog bundet og ligandfri. Strukturerne afslører åbne og lukkede konformationer med funktionelt vigtige kontakter, som ikke er observeret i strukturer af de enkelte domæner. Vi identificerede også et andet Mg2+-bindende område i CBS-par-domænet og en anden dimeriseringsgrænseflade for CNBH-domænet. Analytisk ultracentrifugering og isotermisk titreringskalorimetrieksperimenter afslørede en tæt korrelation mellem Mg2+-ATP-binding og proteindimerisering. Mutationer, der blokerede begge funktioner, forhindrede cellulær Mg2+-udstrømningsaktivitet. Resultaterne tyder på, at Mg2+-udstrømning reguleres af konformationsændringer i forbindelse med Mg2+-ATP-binding til CNNM CBS-par-domæner.