В Метил-принимающие хемотаксиса белки ( МСР , также аспартат рецепторов ) представляют собой семейство трансмембранных рецепторов , которые опосредуют хемотаксиса отклик в некоторых кишечных бактерий , таких как Salmonella Typhimurium и кишечной палочки . [3] Эти рецепторы хемотаксиса, принимающие метил, являются одним из первых компонентов сенсорного возбуждения и адаптационных реакций у бактерий, которые изменяют поведение при плавании при обнаружении определенных химических веществ. Использование MCP позволяет бактериям определять концентрации молекул во внеклеточном матриксе.так что бактерии могут плавно плавать или кувыркаться соответственно. Если бактерия обнаруживает повышение уровня аттрактантов ( питательных веществ ) или снижение уровня репеллентов ( токсинов ), бактерия продолжит движение вперед или плавное плавание. Если бактерия обнаруживает снижение уровня аттрактантов или повышение уровня репеллентов, бактерия упадет и переориентируется в новом направлении. Таким образом, бактерия может плыть по направлению к питательным веществам и от токсинов [4]
MCPsignal | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||||
Символ | MCPsignal | |||||||
Pfam | PF00015 | |||||||
Клан пфам | CL0510 | |||||||
ИнтерПро | IPR004089 | |||||||
PROSITE | PDOC00465 | |||||||
SCOP2 | 1qu7 / SCOPe / SUPFAM | |||||||
CDD | cd11386 | |||||||
|
Метил-акцепторные белки хемотаксиса | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||||
Символ | Метил-акцепторные белки хемотаксиса (MCP) | |||||||
Pfam | PF02203 | |||||||
ИнтерПро | IPR004090 | |||||||
УМНАЯ | TarH | |||||||
SCOP2 | 1lih / SCOPe / SUPFAM | |||||||
CDD | cd00181 | |||||||
|
Эволюция
Существует множество различных типов бактериальных трансмембранных рецепторов 60 кДа, которые имеют сходную топологию и механизмы передачи сигналов. Они обладают тремя доменами: периплазматическим лиганд-связывающим доменом, двумя трансмембранными сегментами и цитоплазматическим доменом. Структура лиганд-связывающего домена представляет собой замкнутый или частично открытый четырехспиральный пучок с левым изгибом. Различие в последовательности лиганд-связывающего домена между рецепторами отражает различную специфичность лиганда. Связывание лиганда вызывает конформационное изменение, которое передается через мембрану в цитоплазматический домен активации. [5]
Разнообразие окружающей среды приводит к разнообразию бактериальных сигнальных рецепторов, и, следовательно, существует множество генов, кодирующих MCP. [6] Например, в Escherichia coli обнаружены четыре хорошо охарактеризованных MCP : Tar (таксис в сторону аспартата и мальтозы, вдали от никеля и кобальта), Tsr (такси в сторону серина, вдали от лейцина, индола и слабых кислот), Trg (такси в сторону галактозы и рибозы) и Tap (такси в сторону дипептидов).
Состав
MCP имеют сходную структуру и сигнальный механизм. МКП образуют димеры . Три димера МКП спонтанно образуют тримеры. Тримеры образуют комплексы CheA и CheW в гексагональные решетки. МСР либо напрямую связывают лиганды, либо взаимодействуют с лиганд-связывающими белками, передавая сигнал нижестоящим сигнальным белкам в цитоплазме . Большинство MCP содержат: (а) N-концевой сигнальный пептид, который представляет собой трансмембранную альфа-спираль в зрелом белке; (б) слабо консервативный периплазматический рецепторный (лиганд-связывающий) домен; (c) трансмембранная альфа-спираль; (d) обычно один или несколько доменов HAMP и (e) высококонсервативный C-концевой цитоплазматический домен, который взаимодействует с нижележащими сигнальными компонентами. С-концевой домен содержит остатки метилированного глутамата .
MCP подвергаются двум ковалентным модификациям: дезамидированию и обратимому метилированию по ряду остатков глутамата . Аттрактанты повышают уровень метилирования, а репелленты - снижают. В метильные группы добавляют к метил-трансферазы Cher и удаляются с помощью methylesterase CHEB.
Функция
Связывание лиганда вызывает конформационное изменение рецептора MCP, которое транслируется вниз по структуре шпильки и ингибирует его сенсорную киназу. На кончике шпильки находятся два белка, которые связаны с MCP: CheW и CheA. CheA действует как сенсорная киназа . CheA обладает киназной активностью и аутофосфорилирует себя по гистидильному остатку при активации MCP. Считается, что CheW является преобразователем сигнала от MCP к CheA. Активированный CheA передает свою фосфорильную группу CheY, регулятору ответа. Фосфорилированный CheY фосфорилирует FliM базального тельца, который соединен с жгутиком . Фосфорилирование базального тела действует как переключатель жгутиков и изменяет направление вращения жгутика. Это изменение направления позволяет чередовать плавное плавание и кувырок, что смещает случайное блуждание бактерий в сторону аттрактанта.
Рекомендации
- ^ Феррис, HU; Zeth, K .; Хулко, М .; Дунин-Хоркавич, С .; Лупас, АН (2014). «Осевое вращение спирали как механизм регуляции сигнала, полученный из кристаллографического анализа сериновых хеморецепторов E. Coli» . Журнал структурной биологии . 186 (3): 349–356. DOI : 10.1016 / j.jsb.2014.03.015 . PMID 24680785 .
- ^ PDB : 1VLT ; Йе Джи, Биманн HP, Privé GG, Pandit J, Koshland DE Jr, Ким SH (1996). «Структуры высокого разрешения лиганд-связывающего домена бактериального аспартатного рецептора дикого типа». J Mol Biol . 262 (2): 186–201. DOI : 10.1006 / jmbi.1996.0507 . PMID 8831788 .; визуализировано с помощью PyMOL
- ^ Ким SH, Prive GG, Pandit J, Koshland DE, Yeh JI, Biemann HP (1996). «Структуры высокого разрешения лиганд-связывающего домена бактериального аспартатного рецептора дикого типа». J. Mol. Биол . 262 (2): 186–201. DOI : 10.1006 / jmbi.1996.0507 . PMID 8831788 .
- ^ Дерр П., Бодер Э, Гулиан М. (февраль 2006 г.). «Изменение специфичности бактериального хеморецептора». J. Mol. Биол . 355 (5): 923–32. DOI : 10.1016 / j.jmb.2005.11.025 . PMID 16359703 .
- ^ Кошланд Д.Е., Ю. Е. В. (2001). «Распространение конформационных изменений в белках на большие (и короткие) расстояния» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 98 (17): 9517–9520. Bibcode : 2001PNAS ... 98.9517Y . DOI : 10.1073 / pnas.161239298 . PMC 55484 . PMID 11504940 .
- ^ Александр Р.П., Жулин И.Б. (февраль 2007 г.). «Эволюционная геномика выявляет консервативные структурные детерминанты передачи сигналов и адаптации в микробных хеморецепторах» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 104 (8): 2885–90. DOI : 10.1073 / pnas.0609359104 . PMC 1797150 . PMID 17299051 .