stringtranslate.com

Пилин

Пилин относится к классу фибриллярных белков , которые находятся в пилусных структурах бактерий . Эти структуры могут использоваться для обмена генетическим материалом или в качестве механизма клеточной адгезии . Хотя не у всех бактерий есть пили или фимбрии, бактериальные патогены часто используют свои фимбрии для прикрепления к клеткам-хозяевам. У грамотрицательных бактерий, у которых пили встречаются чаще, отдельные молекулы пилина связаны нековалентными белок-белковыми взаимодействиями , в то время как у грамположительных бактерий часто присутствует полимеризованный LPXTG пилин. [1]

Тип IV пилин

Пилиновые белки типа IV являются α+β белками, характеризующимися очень длинной N-концевой альфа-спиралью . Сборка этих пилей основана на взаимодействиях между N-концевыми спиралями отдельных мономеров. Структура пилей изолирует спирали в центре волокна, выстилающего центральную пору, в то время как антипараллельные бета-слои занимают внешнюю часть волокна. [2]

Роль ComP пилина в бактериальной трансформации

Генетическая трансформация — это процесс, при котором реципиентная бактериальная клетка берет ДНК из соседней клетки и интегрирует эту ДНК в геном реципиента путем гомологичной рекомбинации . У Neisseria meningitidis трансформация ДНК требует наличия коротких последовательностей захвата ДНК (DUS), которые представляют собой 9-10-мерные последовательности, находящиеся в кодирующих областях донорской ДНК. Специфическое распознавание DUS опосредуется пилином типа IV, ComP. [3] [4] Пили меннингококкового типа IV связывают ДНК через минорный пилин ComP посредством электроположительной полоски, которая, как предполагается, будет выставлена ​​на поверхности нити. ComP демонстрирует исключительное предпочтение связывания для селективных DUS. Распределение DUS в геноме N. meningitidis благоприятствует определенным генам, что позволяет предположить наличие предвзятости в отношении генов, участвующих в поддержании и восстановлении генома. [5] [6]

Шаперон-ашер пилин

Семейство Cup известно тем, что использует шаперона и , по крайней мере, сопровождающего . Они демонстрируют Ig-складку. [7]

Saf, N-концевое расширение

Домен белка расширения N-терминала Saf пилина помогает формировать пили посредством сложного механизма, называемого шаперон / путь ашера . Он обнаружен во всех cu пилинах. [8]

Этот домен белка очень важен для таких бактерий, так как без образования пилей они не могли бы заражать хозяина. Saf — это оперон сальмонеллы , содержащий систему cu-pilus. [8]

Функция

Этот домен белка имеет важную функцию в формировании пилей. Это факторы вирулентности, имеющие решающее значение для адгезии клеток к хозяину и формирования биопленки при успешном инфицировании. [9]

Структура

Этот белковый домен состоит из смежных цепей Saf-Nte и Saf-пилина комплекса , формирующего пили . Они являются пилями шаперона/ушера (CU) и имеют N-концевое расширение (Nte) около 10-20 аминокислот . Saf-пили сальмонеллы, которые собираются шаперонами FGl. Структура хорошо сохранилась, поскольку они содержат набор чередующихся гидрофобных остатков , которые образуют существенную часть взаимодействия субъединица-субъединица. [10]

Механизм

Механизм реакции сборки называется обменом донорной нитью DSE , при котором сборка пилей у грамотрицательных бактерий включает механизм обмена донорной нитью между C- и N-концами этого домена. С-концевая субъединица образует неполную Ig-складку, которая затем дополняется 10-18 остатками N-конца другой.

Последовательности N-конца содержат мотив чередующихся гидрофобных остатков , которые занимают связывающие карманы P2-P5 в бороздке первой субъединицы пилуса. [11]

LPXTG пилин

Пилин LPXTG распространен в грамположительных кокках. Они названы по мотиву C-конца, используемому сортазой . [ 1] Существует также LPXTGase .

Разработка молекулярных инструментов

LPXTG Пили в грамположительных бактериях содержат спонтанно образованные изопептидные связи . Эти связи обеспечивают повышенную механическую [12] и протеолитическую [13] стабильность белка пилина. Недавно белок пилина из Streptococcus pyogenes был разделен на два фрагмента для разработки нового молекулярного инструмента, называемого изопептагом . [14] Изопептаг представляет собой короткий пептид, который может быть присоединен к интересующему белку и может связывать своего партнера по связыванию посредством спонтанно образованной изопептидной связи . Эта новая пептидная метка может позволить ученым нацеливаться и изолировать интересующие их белки посредством постоянной ковалентной связи .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Telford JL, Barocchi MA, Margarit I, Rappuoli R, Grandi G (2006). «Пили у грамположительных патогенов». Nat. Rev. Microbiol . 4 (7): 509–19. doi : 10.1038/nrmicro1443 . PMID  16778837. S2CID  6369483.
  2. ^ Forest KT, Tainer JA (1997). "Структура пилей типа 4: снаружи внутрь и сверху вниз — мини-обзор". Gene . 192 (1): 165–9. doi :10.1016/s0378-1119(97)00008-5. PMID  9224887.
  3. ^ Berry JL, Cehovin A, McDowell MA, Lea SM, Pelicic V (2013). "Функциональный анализ взаимозависимости между последовательностью поглощения ДНК и ее родственным рецептором ComP во время естественной трансформации у видов Neisseria". PLOS Genet . 9 (12): e1004014. doi : 10.1371/journal.pgen.1004014 . PMC 3868556. PMID  24385921 . 
  4. ^ Cehovin A, Simpson PJ, McDowell MA, Brown DR, Noschese R, Pallett M, Brady J, Baldwin GS, Lea SM, Matthews SJ, Pelicic V (2013). «Специфическое распознавание ДНК, опосредованное пилином типа IV». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 110 (8): 3065–70. Bibcode : 2013PNAS..110.3065C. doi : 10.1073/pnas.1218832110 . PMC 3581936. PMID  23386723 . 
  5. ^ Дэвидсен Т., Родланд Е.А., Лагесен К., Сиберг Э., Рогнес Т., Тоньюм Т. (2004). «Смещенное распределение последовательностей поглощения ДНК в сторону генов поддержания генома». Nucleic Acids Res . 32 (3): 1050–8. doi :10.1093/nar/gkh255. PMC 373393. PMID  14960717 . 
  6. ^ Caugant DA, Maiden MC (2009). «Менингококковое носительство и заболевание — популяционная биология и эволюция». Вакцина . 27 (Приложение 2): B64–70. doi :10.1016/j.vaccine.2009.04.061. PMC 2719693. PMID  19464092 . 
  7. ^ Verger D, et al. (2007). "Кристаллическая структура субъединицы P-пилуса rob PapA". PLOS ONE . ​​3 (5): e73. doi : 10.1371/journal.ppat.0030073 . PMC 1868955 . PMID  17511517. 
  8. ^ ab Waksman, G; Hultgren, SJ (ноябрь 2009 г.). «Структурная биология пути шаперона-ушера биогенеза пилей». Nature Reviews. Microbiology . 7 (11): 765–74. doi : 10.1038/nrmicro2220 . PMC 3790644. PMID  19820722 . 
  9. ^ Салих О, Ремаут Х, Ваксман Г, Орлова ЕВ (май 2008). «Структурный анализ пилей Saf с помощью электронной микроскопии и обработки изображений». Журнал молекулярной биологии . 379 (1): 174–87. doi :10.1016/j.jmb.2008.03.056. PMID  18448124.
  10. ^ Waksman G, Hultgren SJ (ноябрь 2009 г.). «Структурная биология пути шаперона-ушера биогенеза пилей». Nature Reviews. Microbiology . 7 (11): 765–74. doi :10.1038/nrmicro2220. PMC 3790644. PMID  19820722 . 
  11. ^ Remaut H, Rose RJ, Hannan TJ, Hultgren SJ, Radford SE, Ashcroft AE, Waksman G (июнь 2006 г.). «Обмен донорской цепью при сборке пилей с помощью шаперона происходит посредством согласованного механизма смещения бета-цепи». Molecular Cell . 22 (6): 831–42. doi : 10.1016/j.molcel.2006.05.033 . PMID  16793551.
  12. ^ Alegre-Cebollada J, Badilla CL, Fernández JM (2010). «Изопептидные связи блокируют механическое расширение пилей у патогенных Streptococcus pyogenes». J. Biol. Chem . 285 (15): 11235–11242. doi : 10.1074/jbc.M110.102962 . PMC 2857001. PMID  20139067 . 
  13. ^ Kang HJ, Coulibaly F, Clow F, Proft T, Baker EN (2007). «Стабилизация изопептидных связей, обнаруженных в структуре пилей грамположительных бактерий». Science . 318 (5856): 1625–1628. Bibcode :2007Sci...318.1625K. doi :10.1126/science.1145806. PMID  18063798. S2CID  5627277.
  14. ^ Закери Б., Ховарт М. (2010). «Спонтанное образование межмолекулярной амидной связи между боковыми цепями для необратимого пептидного нацеливания». J. Am. Chem. Soc . 132 (13): 4526–7. CiteSeerX 10.1.1.706.4839 . doi :10.1021/ja910795a. PMID  20235501. 
В статье использован текст из общедоступных источников Pfam и InterPro : IPR018569

Дальнейшее чтение