FtsK - FtsK

Термочувствительный мутант нити K
PDB 2j5o EBI.jpg
Молекулярная структура FtsK С-концевой домен.
Идентификаторы
Символ?

FtsK представляет собой белок из 1329 аминокислот, участвующий в делении бактериальных клеток и сегрегации хромосом.[1] FtsK означает "Fиламент ттемпература sмутантный мутант K ", потому что при высоких температурах мутантная бактериальная клетка не может делиться и вместо этого развиваются длинные филаменты. FtsK, и в частности его C-домен, функционирует как насос ДНК, взаимодействует с другими деление клеток белки и вмешивается в регуляцию процесса рекомбинации Xer. FtsK входит в AAA (АТФаза, связанная с различными клеточными активностями) суперсемейство и присутствует в большинстве бактерий.[2]

Структура

FtsK - это трансмембранный белок состоит из трех доменов: FtsKN, ФцКL, и FtsKC.[3] Через свой N-домен и C-домен FtsK работает, чтобы координировать деление клеток и дифференцировку хромосом. ФцКN домен встроен в клеточную мембрану четырьмя трансмембранными α-спиралями.[4] ФцКL домен простирается от мембраны в цитоплазму.[4] Этот связывающий домен различается по длине у многих бактерий.[4] На цитоплазматическом конце линкерного домена FtsKC Этот сегмент белка отвечает за включение активности системы рекомбинации Xer при образовании димера хромосомы.[4]

Кроме того, FtsKC домен состоит из трех подобластей: α, β и γ.[3] Субъединицы α и β объединяются с образованием гексамера, который обладает способностью перемещать ДНК через Гидролиз АТФ.[3][4] Сайты гидролиза АТФ находятся на β субъединицах гексамера.[4] Домен γ отвечает за управление гексамером.[4] Он опосредует прикрепление гексамера к двухцепочечной ДНК, контролирует направленность транслоказа, и инициирует сегрегацию димеров хромосом.[4]

Механизм действия

В дифф Сайт

В дифф сайт находится на пересечении мономеров димера хромосомы.[4] Он соответствует тому месту, где хромосомная репликация прекращается, а также является местом сегрегации, опосредованной Xer.[3] Транслокация FtsKC гексамер останавливается, когда достигает местоположения Xer рекомбиназа комплекс, связанный с дифф сайт.[3]  

Сайт привязки

Богатые гуанозином участки ДНК, которые находятся на концах дифф области, являются сайтами перемещение инициация.[4] Эти сайты называются мотивами KOPS.[4] После связывания мотива KOPS гексамер FtsK формируется и движется к дифф область, край.[3][4] Движение к дифф региону способствует полярность мотива KOPS.[4]

Перемещение

Предлагаются три механизма Транслокация ДНК: вращающийся дюймовый червь, лестница и механизм вращения.[4] Механизм вращающегося дюймового червя включает две точки контакта между ДНК и субъединицами FtsK.C гексамер.[4] Эти точки соприкосновения соответствуют областям α и β.[4] Конформационные изменения в субъединице α могут вызвать сдвиг ДНК.[4] За этим сдвигом следует конформационное изменение субъединицы β (которое также заставляет ДНК перемещаться). Повторяющиеся конформационные изменения приводят к транслокации ДНК.[4]

Напротив, ступенчатый механизм видит, что субъединицы α и β гексамера взаимодействуют с двухцепочечной ДНК последовательным и перекрывающимся образом.[4] Конформационные изменения в каждой субъединице вызывают перемещение в пространственном положении нити ДНК.[4] Кроме того, механизм вращения влечет за собой прохождение ДНК через канал, образованный гексамерным FtsK.C домен.[4] Как правило, димер хромосомы перемещается так, что участок разрешения находится рядом с раздельный и поэтому одна копия генетического материала оказывается в каждой дочерней клетке.[4] FtsK - это самый быстрый насос для транслокации ДНК со скоростью до 7 т.п.н.−1 это также очень эффективный.[5]

Активация рекомбиназы (Xer D)

Во время репликации бактерий в присутствии димера вводится механизм XerCD для разделения димера на два мономера. FtsK отвечает за активность реакции рекомбинации Xer. В частности, FtsKc вызывается, если димер хромосомы присутствует в средней точке клетки.[5] Механизм Xer активируется сверхэкспрессией FtsK, поэтому кажется, что FtsK активирует рекомбинацию Xer. FtsK включает активность XerCD при расходовании АТФ.[1]

Устройство рекомбинации состоит из четырех мономеров, два из которых представляют собой Xer D, а два - Xer C, которые принадлежат к семейству тирозиновых рекомбиназ.[3] Взаимодействие Xer D и γ-субъединицы FtsKC приводит к активации рекомбиназы.[3] Контакт между Xer D и субъединицей γ облегчается транслокацией ДНК.[4] В частности, транслокация прекращается, когда FtsKc гексамер достигает дифф сайт.[4]

Роль в клеточном отделе

Было показано, что FtsK является частью раздельный бактерий и парного деления клеток с разрешением димеров.[4] FtsKN считается, что оба стабилизируют перегородка и помощь в привлечении других белков к участку деления клетки.[4] Недавние исследования пролили свет на роль FtsK в синтезе мембран и обнаружили, что L-домен также важен для построения перегородки.[4] Имеются данные, позволяющие предположить, что N-конец не единственная часть FtsK, которая участвует в делении клеток. В эксперименте, проведенном Дубарри, супрессорная мутация позволил клеткам выжить без FtsKN.[6] Части FtsK были связаны с интегральными мембранными белками. Впоследствии только те белки, которые содержали линкерную область, были способны восстанавливать нормальный рост клеток, тем самым обеспечивая убедительные доказательства того, что линкерная область FtsK играет важную роль в делении клеток.[6] Другие исследования показали, что часть FtsKN домен (который находится в периплазме) участвует в построении клеточной стенки.[4]

Филогения

FtsK является частью AAA моторные АТФазы. Филогенетическое дерево FtsK связано с разделением оцДНК и дцДНК. транслоказы где возникают TraB, FtsK, T4CP и VirB4. Каждый из них обнаруживает структурное сходство, и родительская ветвь FtsK возникла вместе с другими ветвями TraB, TcpA и FtsK. Хотя FtsK имеет свои собственные спецификации филогении и ответвления внутри, TraB похож на ветвь сестринского белка, которая может прослеживаться до временной шкалы FtsK. Распространенным белком, который происходит из одной из ветвей филогении FtsK, является SpoIIIE, который необходим во время сегрегации хромосом. FtsK содержится в большинстве бактерий, включая Кишечная палочка , Стафилокк, и Стрептомицеты и в избранном количестве архей, и филогенетическое древо похоже на древо бактерий. Однако сложность точного датирования диверсификации в рамках его филогении состоит в том, что белки имеют различную длину своих ветвей, что затрудняет соблюдение точной временной шкалы. Поэтому филогению FtsK можно сравнить со временем, когда белковые группы VirB4 / VirD4 диверсифицировались, и немного раньше, чем TraB и TcpA, поскольку они встречаются только в Актинобактерии и Фирмикуты.[7]


использованная литература

  1. ^ а б Оссель Л., Барре FX, Аройо М., Стасиак А., Стасиак А.З., Шерратт Д. (январь 2002 г.). «FtsK представляет собой моторный белок ДНК, который активирует разрешение димеров хромосом путем переключения каталитического состояния рекомбиназ XerC и XerD». Ячейка. 108 (2): 195–205. Дои:10.1016 / s0092-8674 (02) 00624-4. PMID  11832210.
  2. ^ Pogliano K, Pogliano J, Becker E (декабрь 2003 г.). «Расщепление хромосом у Eubacteria». Текущее мнение в микробиологии. 6 (6): 586–93. Дои:10.1016 / j.mib.2003.10.015. ЧВК  3919143. PMID  14662354.
  3. ^ а б c d е ж г час Малой С.Р., Хьюз К., ред. (2013-03-22). Энциклопедия генетики Бреннера (Второе изд.). Сан Диего. ISBN  9780080961569. OCLC  836404630.
  4. ^ а б c d е ж г час я j k л м п о п q р s т ты v ш Икс у z аа ab Crozat E, Rousseau P, Fournes F, Cornet F (2014). «Семейство ДНК-транслоказ FtsK находит концы кругов». Журнал молекулярной микробиологии и биотехнологии. 24 (5–6): 396–408. Дои:10.1159/000369213. PMID  25732341.
  5. ^ а б Bigot S, Sivanathan V, Possoz C, Barre FX, Cornet F (июнь 2007 г.). «FtsK, грамотная машина для сегрегации хромосом». Молекулярная микробиология. 64 (6): 1434–41. Дои:10.1111 / j.1365-2958.2007.05755.x. PMID  17511809.
  6. ^ а б Grainge I (декабрь 2010 г.). "ФцК - контрольная точка деления бактериальных клеток?". Молекулярная микробиология. 78 (5): 1055–7. Дои:10.1111 / j.1365-2958.2010.07411.x. PMID  21155139.
  7. ^ Гульельмини Дж., Роча Э. (февраль 2013 г.). «Эволюция систем конъюгации и секреции типа IV». Молекулярная биология и эволюция. 30 (2): 315–31. Дои:10.1093 / молбев / mss221. ЧВК  3548315. PMID  22977114.