TetR - TetR

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

Белки-репрессоры Tet (иначе известный как TetR) являются белками, играющими важную роль в обеспечении устойчивость к антибиотикам к большим категориям видов бактерий.

Тетрациклин (tc) - широкое семейство антибиотиков, к которым у бактерий выработалась устойчивость. Tc обычно убивает бактерии, связываясь с бактериальным рибосома и остановка синтеза белка. Экспрессия генов устойчивости к tc регулируется репрессор TetR. TetR подавляет экспрессию TetA, мембранного белка, который выкачивает токсичные для бактерий вещества, такие как tc, путем связывания tetA оператор.[1] У устойчивых к tc бактерий TetA будет откачивать tc до того, как сможет связываться с рибосомой, потому что репрессивное действие TetR на TetA останавливается связыванием tc с TetR.[1] Таким образом, TetR может играть важную роль в помощи ученым в лучшем понимании механизмов устойчивость к антибиотикам и как лечить устойчивые к антибиотикам бактерии. TetR - один из многих белков в TetR. белковая семья, который назван так потому, что TetR - наиболее хорошо охарактеризованный член.[2]

TetR используется в искусственно созданных сети регуляции генов из-за его способности точно регулировать промоутеры. При отсутствии тс или аналогов вроде aTc, базальная экспрессия промоторов, регулируемых TetR, низкая, но экспрессия резко возрастает в присутствии даже незначительного количества tc. В tetA ген также присутствует в широко используемых Кишечная палочка клонирование вектор pBR322, где его часто называют по фенотипу устойчивости к тетрациклину, Tetр, не путать с TetR.[3]

Структура и функции

Тетрациклин-магниевый комплекс (синий) связан с полостью TetR (зеленый). Мотив HTH показан розовым цветом - конформационное изменение.

TetR функционирует как гомодимер.[1] Каждый мономер состоит из десяти альфа спирали связаны петлями и поворотами. Общая структура TetR может быть разбита на два ДНК-связывающих домена (по одному на мономер) и регуляторное ядро, которое отвечает за распознавание и димеризацию тетрациклина. TetR димеризуется за счет гидрофобных контактов внутри регуляторного ядра. Во внешних спиралях регуляторного домена имеется полость для связывания тетрациклина. Когда тетрациклин связывает эту полость, он вызывает конформационное изменение, которое влияет на ДНК-связывающий домен, так что TetR больше не может связываться с ДНК. В результате экспрессируются TetA и TetR. В этой области до сих пор ведутся споры, могут ли производные тетрациклина сами по себе вызывать это конформационное изменение или тетрациклин должен находиться в комплексе с магнием для связывания TetR.[4] (TetR обычно связывает тетрациклин-Mg2+ комплексов внутри бактерий, но связывание TetR только с тетрациклином наблюдалось in vitro.)

TetR (пурпурный и лососевый) в комплексе с его целевой последовательностью ДНК. Мотивы HTH показаны красным цветом, связывая их с большими бороздками ДНК. PDB: 1QPI

ДНК-связывающие домены TetR распознают 15 пар оснований. палиндромная последовательность оператора TetA.[1][5] Эти домены в основном состоят из мотива спираль-поворот-спираль (HTH), который является общим для членов семейства белков TetR (см. Ниже). Однако также было показано, что N-концевые остатки, предшествующие этому мотиву, важны для связывания ДНК.[6] Хотя эти остатки не контактируют напрямую с ДНК, они упаковываются против HTH, и эта упаковка важна для связывания. Мотивы HTH в основном гидрофобно взаимодействуют с основные канавки целевой ДНК.[1] Связывание TetR с его последовательностью ДНК-мишени вызывает изменения как в ДНК, так и в TetR.[7] TetR вызывает расширение основных бороздок, а также изгиб ДНК; одна спираль мотива HTH в TetR принимает 310 спиральный виток в результате сложных взаимодействий ДНК.

Семейство белков TetR

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

По состоянию на июнь 2005 г. это семейство белков насчитывало около 2353 члена, которые являются регуляторами транскрипции.[1] (Регуляторы транскрипции контролируют экспрессию генов.) Эти белки содержат мотив спираль-поворот-спираль (HTH), который является ДНК-связывающим доменом. Вторая спираль считается наиболее важной для специфичности последовательности ДНК и часто распознает нуклеиновые кислоты в пределах большой бороздки 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, связаны с различиями в молекулах, которые ощущает каждый член семьи.

Члены семейства белков TetR в основном являются репрессорами транскрипции, что означает, что они предотвращают экспрессию определенных генов на уровне ДНК. Эти белки могут действовать на гены с различными функциями, включая устойчивость к антибиотикам, биосинтез и метаболизм, бактериальный патогенез и реакцию на клеточный стресс.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж г Рамос Дж. Л., Мартинес-Буэно М., Молина-Энарес А. Дж., Теран В., Ватанабе К., Чжан Х и др. (Июнь 2005 г.). «Семейство репрессоров транскрипции TetR». Обзоры микробиологии и молекулярной биологии. 69 (2): 326–56. Дои:10.1128 / mmbr.69.2.326-356.2005. ЧВК  1197418. PMID  15944459.
  2. ^ «ИнтерПро». www.ebi.ac.uk. Получено 2020-08-06.
  3. ^ Аллард Дж. Д., Бертран К. П. (сентябрь 1992 г.). «Мембранная топология белка устойчивости к тетрациклину pBR322. Слияния генов TetA-PhoA и значение механизма встраивания TetA в мембрану». Журнал биологической химии. 267 (25): 17809–19. PMID  1517220.
  4. ^ Werten S, Dalm D, Palm GJ, Grimm CC, Hinrichs W (декабрь 2014 г.). «Аллостерия репрессоров тетрациклинов не зависит от распознавания двухвалентных металлов». Биохимия. 53 (50): 7990–8. Дои:10.1021 / bi5012805. PMID  25432019.
  5. ^ Орт П., Шнаппингер Д., Хиллен В., Сенгер В., Хинрихс В. (март 2000 г.). «Структурные основы регуляции генов с помощью тетрациклин-индуцибельной системы репрессор-оператор Tet». Структурная биология природы. 7 (3): 215–9. Дои:10.1038/73324. PMID  10700280.
  6. ^ Беренс С., Альтшмид Л., Хиллен В. (январь 1992 г.). «Роль N-конца в репрессоре Tet для связывания оператора tet определяется с помощью мутационного анализа». Журнал биологической химии. 267 (3): 1945–52. PMID  1309804.
  7. ^ а б Хаффман Дж. Л., Бреннан Р. Г. (февраль 2002 г.). «Прокариотические регуляторы транскрипции: больше, чем просто мотив спираль-поворот-спираль». Текущее мнение в структурной биологии. 12 (1): 98–106. Дои:10.1016 / S0959-440X (02) 00295-6. PMID  11839496.

внешние ссылки