刺和毒素共同调节的骨结构揭示了IV型细菌 pili pili中的意想不到的多样性
Ravi R Sonani1, Juan Carlos Sanchez2, Joseph K Baumgardt2
1Department of Biochemistry and Molecular Genetics, University of Virginia, Charlottesville, VA 22903.
细菌子,与其他细菌IV型子 (T4P) 不同,具有类似于古代T4P的连续N终端螺旋体. 这种结构相似性表明,虫和古生物之间存在进化联系,这挑战了T4P进化的先前模型.
科学领域:
- 结构生物学是结构生物学.
- 微生物学 微生物学
- 进化生物学是进化的生物学.
背景情况:
- 第四类 pili (T4P) 是细菌和古生物中发现的必需蛋白质附属物,在运动性,粘附性和DNA吸收中发挥作用.
- 细菌T4P结构通常表现出部分化的N端α螺旋 (α1) 由于在位置22处保留的林残留物.
- 相比之下,考古T4P结构具有连续的α1螺旋.
研究的目的:
- 调查细菌和考古物类型IV pili (T4P) 之间的差异的结构基础.
- 阐明Pro22残留在细菌T4P结构和进化中的作用.
- 探索古老的T4P和细菌的Tad (紧密粘附) 之间的进化关系.
主要方法:
- 使用冷电子显微镜 (cryo-EM) 来确定来自*Caulobacter crescentus*的细菌幼的高分辨率结构和来自*Vibrio cholerae*的毒素对调节的pilus.
- 细菌和考古T4P结构的比较结构分析.
- 生物信息分析以确定保存的残留物和进化模式.
主要成果:
- 来自*Caulobacter crescentus*的细菌幼柱体表现出连续的N端α1螺旋体,反映了古人类T4P的结构,缺乏螺旋体化的proline.
- *Vibrio cholerae*毒素正调节的pilus,缺乏Pro22,但不属于科,也具有连续的N端α1螺旋,尽管它的α1包装不同于古老的T4P.
- 这些发现突显了Pro22在诱导细菌T4P中螺旋融化的关键作用,并表明了古生物学和细菌Tad pili之间的结构趋同.
结论:
- 考古T4P和细菌 pili之间的结构相似性支持这样的假设,即 pili是通过从考古物体的水平基因转移被细菌获得的.
- Pro22的存在或不存在是T4P中N端螺旋连续性的关键决定因素,影响其整体结构和潜在的功能.
- 这项研究提供了对T4P进化和多样化在不同生命领域的基础分子机制的关键见解.
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