stringtranslate.com

ТетР

TetR как гомодимер: каждый мономер показан фиолетовым или лососевым цветом. Мотив спираль-поворот-спираль показан темно-красным цветом.

Белки-репрессоры Tet (также известные как TetR ) — это белки, играющие важную роль в обеспечении устойчивости к антибиотикам у больших категорий видов бактерий.

Тетрациклин (Tc) — это обширное семейство антибиотиков, к которым бактерии выработали резистентность. Обычно Tc убивает бактерии, связываясь с бактериальной рибосомой и останавливая синтез белка. Экспрессия генов резистентности Tc регулируется репрессором TetR . TetR подавляет экспрессию TetA, мембранного белка, который выкачивает вещества, токсичные для бактерий, таких как Tc, связывая оператор tetA . [1] У бактерий, устойчивых к Tc, TetA будет выкачивать Tc до того, как он сможет связаться с рибосомой, поскольку репрессивное действие TetR на TetA останавливается связыванием Tc с TetR. [1] Таким образом, TetR может играть важную роль в оказании помощи ученым в лучшем понимании механизмов устойчивости к антибиотикам и способов лечения устойчивых к антибиотикам бактерий. TetR — один из многих белков в семействе белков TetR , которое так названо, потому что TetR является наиболее хорошо охарактеризованным членом. [2]

TetR используется в искусственно созданных сетях регулирования генов из-за его способности к тонкой регуляции промоторов . В отсутствие Tc или аналогов, таких как ATc, базальная экспрессия промоторов, регулируемых TetR, низкая, но экспрессия резко возрастает в присутствии даже незначительного количества Tc. Ген tetA также присутствует в широко используемом векторе клонирования E. coli pBR322 , где его часто называют по названию его фенотипа устойчивости к тетрациклину, Tet R , не путать с TetR. [3]

Структура и функция

Тетрациклин-магниевый комплекс (синий) связан с полостью TetR (зеленый). Мотив HTH показан розовым цветом — обратите внимание на конформационные изменения.

TetR функционирует как гомодимер . [1] Каждый мономер состоит из десяти альфа-спиралей , соединенных петлями и поворотами. Общую структуру TetR можно разбить на два ДНК-связывающих домена (по одному на мономер) и регуляторное ядро, которое отвечает за распознавание и димеризацию тетрациклина. TetR димеризуется, создавая гидрофобные контакты внутри регуляторного ядра. Во внешних спиралях регуляторного домена имеется связывающая полость для тетрациклина. Когда тетрациклин связывается с этой полостью, он вызывает конформационное изменение, которое влияет на ДНК-связывающий домен, так что TetR больше не может связывать ДНК. В результате экспрессируются TetA и TetR. В этой области все еще ведутся споры о том, могут ли производные тетрациклина в одиночку вызывать это конформационное изменение или тетрациклин должен быть в комплексе с магнием, чтобы связывать TetR. [4] (TetR обычно связывает комплексы тетрациклина и Mg 2+ внутри бактерий, но связывание TetR с тетрациклином наблюдалось in vitro.) [ необходима цитата ]

TetR (фиолетовый и лососевый) в комплексе с целевой последовательностью ДНК. Мотивы HTH показаны красным цветом, связываясь с основными бороздками ДНК. PDB: 1QPI

ДНК-связывающие домены TetR распознают палиндромную последовательность из 15 пар оснований оператора TetA. [1] [5] Эти домены в основном состоят из мотива спираль-поворот-спираль (HTH), который распространен в белках семейства TetR (см. ниже). Однако было показано, что N-концевые остатки, предшествующие этому мотиву, также важны для связывания ДНК. [6] Хотя эти остатки не контактируют напрямую с ДНК, они упаковываются против HTH, и эта упаковка необходима для связывания. Мотивы HTH в основном имеют гидрофобные взаимодействия с основными бороздками целевой ДНК. [1] Связывание TetR с его целевой последовательностью ДНК вызывает изменения как в ДНК, так и в TetR. [7] TetR вызывает расширение основных бороздок, а также перегиб ДНК; одна спираль мотива HTH TetR принимает 3 10 спиральный поворот в результате сложных взаимодействий ДНК. [ необходима цитата ]

Семейство белков TetR

Выравнивание мотива HTH трех членов семейства TetR: MtrR (пурпурный), SimR (голубой) и AmtR (зеленый)

По состоянию на июнь 2005 года это семейство белков насчитывало около 2353 членов, являющихся регуляторами транскрипции. [1] (Регуляторы транскрипции контролируют экспрессию генов.) Эти белки содержат мотив спираль-поворот-спираль (HTH), который является доменом связывания ДНК. Вторая спираль считается наиболее важной для специфичности последовательности ДНК и часто распознает нуклеиновые кислоты в большой бороздке двойной спирали. [7] У большинства членов семейства этот мотив находится на N-конце белка и является высококонсервативным. [1] Высокая консервативность мотива HTH не наблюдается для других доменов белка. Различия, наблюдаемые в этих других регуляторных доменах, вероятно, обусловлены различиями в молекулах, которые распознает каждый член семейства. [ необходима цитата ]

Члены семейства белков TetR в основном являются транскрипционными репрессорами, что означает, что они предотвращают экспрессию определенных генов на уровне ДНК. Эти белки могут воздействовать на гены с различными функциями, включая устойчивость к антибиотикам, биосинтез и метаболизм, бактериальный патогенез и ответ на клеточный стресс. [ необходима цитата ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcdefg Ramos JL, Martínez-Bueno M, Molina-Henares AJ, Terán W, Watanabe K, Zhang X и др. (июнь 2005 г.). «Семейство репрессоров транскрипции TetR». Microbiology and Molecular Biology Reviews . 69 (2): 326–56. doi :10.1128/mmbr.69.2.326-356.2005. PMC  1197418 . PMID  15944459.
  2. ^ "InterPro". www.ebi.ac.uk . Получено 2020-08-06 .
  3. ^ Allard JD, Bertrand KP (сентябрь 1992 г.). «Мембранная топология белка устойчивости к тетрациклину pBR322. Слияния генов TetA-PhoA и их влияние на механизм вставки мембраны TetA». Журнал биологической химии . 267 (25): 17809–19. doi : 10.1016/S0021-9258(19)37116-9 . PMID  1517220.
  4. ^ Werten S, Dalm D, Palm GJ, Grimm CC, Hinrichs W (декабрь 2014 г.). «Аллостерия репрессора тетрациклина не зависит от распознавания двухвалентного металла». Биохимия . 53 (50): 7990–8. doi :10.1021/bi5012805. PMID  25432019.
  5. ^ Orth P, Schnappinger D, Hillen W, Saenger W, Hinrichs W (март 2000 г.). «Структурная основа регуляции генов индуцируемой тетрациклином системой Tet-репрессора-оператора». Nature Structural Biology . 7 (3): 215–9. doi :10.1038/73324. PMID  10700280. S2CID  19973826.
  6. ^ Berens C, Altschmied L, Hillen W (январь 1992). «Роль N-конца в репрессоре Tet для связывания оператора tet, определенная с помощью мутационного анализа». Журнал биологической химии . 267 (3): 1945–52. doi : 10.1016/S0021-9258(18)46038-3 . PMID  1309804.
  7. ^ ab Huffman JL, Brennan RG (февраль 2002 г.). «Прокариотические регуляторы транскрипции: больше, чем просто мотив спираль-поворот-спираль». Current Opinion in Structural Biology . 12 (1): 98–106. doi :10.1016/S0959-440X(02)00295-6. PMID  11839496.

Внешние ссылки