Метил -акцепторные белки хемотаксиса ( MCP , также аспартатный рецептор ) представляют собой семейство трансмембранных рецепторов , которые опосредуют хемотаксический ответ у некоторых кишечных бактерий , таких как Salmonella enterica enterica и Escherichia coli . [3] Эти метил-акцепторные рецепторы хемотаксиса являются одними из первых компонентов в реакциях сенсорного возбуждения и адаптации у бактерий, которые изменяют поведение при плавании при обнаружении определенных химических веществ. Использование MCP позволяет бактериям определять концентрации молекул во внеклеточном матриксе , чтобы бактерии могли плавно плавать или кувыркаться соответственно. Если бактерия обнаруживает растущие уровни аттрактантов ( питательных веществ ) или снижающиеся уровни репеллентов ( токсинов ), бактерия продолжит плыть вперед или плавно плавать. Если бактерия обнаруживает снижающиеся уровни аттрактантов или повышающиеся уровни репеллентов, бактерия кувыркается и переориентируется в новом направлении. Таким образом, бактерия может перемещаться к питательным веществам и уходить от токсинов [4].
Существует много различных типов бактериальных трансмембранных рецепторов 60 кДа, которые имеют схожую топологию и механизмы сигнализации. Они обладают тремя доменами: периплазматическим доменом связывания лиганда, двумя трансмембранными сегментами и цитоплазматическим доменом. Структура домена связывания лиганда включает закрытый или частично открытый четырехспиральный пучок с левым поворотом. Различие в последовательности домена связывания лиганда между рецепторами отражает различную специфичность лиганда. Связывание лиганда вызывает конформационное изменение, которое передается через мембрану в домен цитоплазматической активации. [5]
Разнообразие окружающей среды приводит к разнообразию бактериальных сигнальных рецепторов, и, следовательно, существует множество генов, кодирующих МКП. [6] Например, в Escherichia coli обнаружено четыре хорошо охарактеризованных МКП : Tar (таксис в сторону аспартата и мальтозы, в сторону от никеля и кобальта), Tsr (таксис в сторону серина, в сторону от лейцина, индола и слабых кислот), Trg (таксис в сторону галактозы и рибозы) и Tap (таксис в сторону дипептидов).
MCP имеют схожую структуру и механизм сигнализации . MCP образуют димеры . Три димера MCP спонтанно образуют тримеры. Тримеры объединяются CheA и CheW в гексагональные решетки. MCP либо связывают лиганды напрямую, либо взаимодействуют с лиганд-связывающими белками, передавая сигнал нижестоящим сигнальным белкам в цитоплазме . Большинство MCP содержат: (a) N-концевой сигнальный пептид , который представляет собой трансмембранную альфа-спираль в зрелом белке; (b) плохо сохраняющийся периплазматический рецепторный (лиганд-связывающий) домен; (c) трансмембранную альфа-спираль; (d) как правило, один или несколько доменов HAMP и (e) высоко сохраняющийся C-концевой цитоплазматический домен, который взаимодействует с нижестоящими сигнальными компонентами. C-концевой домен содержит метилированные остатки глутамата .
MCPs подвергаются двум ковалентным модификациям: дезамидированию и обратимому метилированию ряда остатков глутамата . Аттрактанты повышают уровень метилирования, а репелленты снижают его. Метильные группы добавляются метилтрансферазой CheR и удаляются метилэстеразой CheB.
Связывание лиганда вызывает конформационное изменение в рецепторе MCP, который транслирует вниз по структуре шпильки и ингибирует ее сенсорную киназу. На кончике шпильки находятся два белка, которые связываются с MCP: CheW и CheA. CheA действует как сенсорная киназа . CheA обладает киназной активностью и аутофосфорилирует себя по остатку гистидила при активации MCP. Считается, что CheW является трансдуктором сигнала от MCP к CheA. Активированный CheA передает свою фосфорильную группу CheY, регулятору ответа. Фосфорилированный CheY фосфорилирует базальное тельце FliM, которое связано со жгутиком . Фосфорилирование базального тельца действует как переключатель жгутика и изменяет направление вращения жгутика. Это изменение направления позволяет чередовать плавное плавание и кувыркание, что смещает случайное блуждание бактерий в сторону аттрактанта.
