ФЦК
| Альфа-домен FtsK | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | ФтсК_альфа | ||
| Пфам | PF17854 | ||
| ИнтерПро | ИПР041027 | ||
| КАТ | 2j5o | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 2j5o / SCOPe / СУПФАМ | ||
| CDD | 407717 | ||
| |||
| Альфа-домен FtsK | |||
|---|---|---|---|
 Молекулярная структура ФцК (PDB 2j5o). | |||
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | ftsK_alpha | ||
| ЮниПрот | P46889 | ||
| |||
FtsK — это белок E.Coli, участвующий в делении бактериальных клеток и сегрегации хромосом. [ 1 ] [ 2 ] Это один из крупнейших белков, состоящий из 1329 аминокислот. FtsK означает « температуре чувствительный к филамент . мутант K», поскольку клетки, экспрессирующие мутантный аллель ftsK, называемый ftsK44 , который кодирует вариант FtsK, содержащий изменение остатка G80A во втором трансмембранном сегменте, не могут делиться при высоких температурах и вместо этого образуют длинные нити . [ 3 ] FtsK, в частности его С-концевой домен, функционирует как ДНК-транслоказа, взаимодействует с другими белками клеточного деления и регулирует рекомбинацию, опосредованную Xer. FtsK принадлежит к надсемейству AAA (АТФаза, связанная с различной клеточной активностью) и присутствует у большинства бактерий. [ 4 ]
Структура
[ редактировать ]FtsK представляет собой трансмембранный белок, из трех доменов: FtsK N , FtsK L и FtsK C. состоящий [ 5 ] Функция FtsK координирует деление клеток и сегрегацию хромосом через свои N-концевые и C-концевые домены. Домен FtsK N встроен в цитоплазматическую мембрану четырьмя трансмембранными α-спиралями. [ 6 ] Домен FtsK L простирается от мембраны в цитоплазму. [ 6 ] Этот связывающий домен различается по длине у многих бактерий. [ 6 ] белка , расположенный на цитоплазматическом конце линкерного домена, Сегмент FtsK C отвечает за обеспечение активности системы рекомбинации Xer при образовании димера хромосомы. [ 6 ]
Кроме того, домен FtsK C состоит из трех субдоменов: α, β и γ. [ 5 ] Субъединицы α и β объединяются с образованием гексамера, который обладает способностью перемещать ДНК посредством гидролиза АТФ . [ 5 ] [ 6 ] Сайты гидролиза АТФ находятся на β-субъединицах гексамера. [ 6 ] Домен γ отвечает за контроль гексамера. [ 6 ] Он опосредует прикрепление гексамера к двухцепочечной ДНК, контролирует направленность транслоказы и инициирует сегрегацию димеров хромосом. [ 6 ]
Механизм действия
[ редактировать ]Диф сайт -
[ редактировать ]Сайт dif находится на пересечении мономеров димера хромосомы. [ 6 ] Это соответствует месту прекращения репликации хромосом, а также является местом сегрегации, опосредованной Xer. [ 5 ] Транслокация гексамера FtsK C прекращается, когда он достигает места расположения рекомбиназного комплекса Xer, связанного с сайтом dif . [ 5 ]
Связывающий сайт
[ редактировать ]Богатые гуанозином участки ДНК, расположенные на концах диф - области, являются сайтами инициации транслокации . [ 6 ] Эти сайты называются мотивами KOPS. [ 6 ] При связывании мотива KOPS образуется гексамер FtsK, который движется к диф- области. [ 5 ] [ 6 ] Движению в сторону области dif способствует полярность мотива KOPS. [ 6 ]
Транслокация
[ редактировать ]Существует три предложенных механизма транслокации ДНК : роторный червь, лестница и революционный механизм. [ 6 ] Механизм ротационного дюймового червя включает две точки контакта между ДНК и субъединицами гексамера C. FtsK [ 6 ] Эти точки контакта соответствуют доменам α и β. [ 6 ] Конформационное изменение субъединицы α может привести к сдвигу ДНК. [ 6 ] За этим сдвигом следует конформационное изменение β-субъединицы (что также приводит к перемещению ДНК). Повторяющиеся конформационные изменения приводят к транслокации ДНК. [ 6 ]
И наоборот, лестничный механизм предполагает, что субъединицы α и β гексамера взаимодействуют с двухцепочечной ДНК последовательным и перекрывающимся образом. [ 6 ] Конформационные изменения в каждой субъединице вызывают перемещение пространственного положения цепи ДНК. [ 6 ] Кроме того, механизм революции влечет за собой прохождение ДНК через канал, образованный гексамерным C- доменом FtsK. [ 6 ] В общем, димер хромосомы транслоцируется так, что место разделения оказывается рядом с дивисомой , и поэтому одна копия генетического материала оказывается в каждой дочерней клетке. [ 6 ] FtsK — самый быстрый насос транслокации ДНК со скоростью до 7 кб/с. −1 это также очень эффективно. [ 7 ]
Активация рекомбиназы (Xer D)
[ редактировать ]Во время репликации бактерий в присутствии димера вводится механизм XerCD, позволяющий разделить димер на два мономера. FtsK отвечает за активность реакции рекомбинации Xer. В частности, FtsK c вызывается, если димер хромосомы присутствует в средней точке клетки. [ 7 ] Механизм Xer активируется сверхэкспрессией FtsK, поэтому оказывается, что FtsK активирует рекомбинацию Xer. ФцК включает активность XerCD при расходовании АТФ. [ 2 ]
Аппарат рекомбинации состоит из четырех мономеров, два из которых представляют собой Xer D, а два — Xer C, которые принадлежат к семейству тирозинрекомбиназ. [ 5 ] Взаимодействие Xer D и γ-субъединицы FtsK C приводит к активации рекомбиназы. [ 5 ] Контакт между Xer D и субъединицей γ облегчается транслокацией ДНК. [ 6 ] В частности, транслокация прекращается, когда гексамер FtsK c достигает сайта dif . [ 6 ]
Роль в делении клеток
[ редактировать ]FtsK входит в состав дивизомы бактерий и координирует деление клеток с разрешением димеров хромосом. [ 6 ] FtsK N стабилизирует перегородку и способствует привлечению других белков к месту деления клеток. 220 N-концевых остатков FtsK достаточны для стимулирования деления клеток Escherichia coli . [ 8 ] [ 9 ] Однако дополнительные данные свидетельствуют о том, что N-конец — не единственная часть FtsK, которая участвует в делении клеток. В эксперименте, проведенном Дюбарри, супрессорная мутация позволила клеткам выжить без N. FtsK [ 10 ] Когда сегменты цитоплазматического линкерного домена FtsK были слиты с другими белками дивизомы, которые могут прикрепляться к мембране, такими как FtsW, только те слияния, которые содержали линкерную область FtsK, были способны восстановить нормальный рост клеток, предоставляя убедительные доказательства того, что линкерная область FtsK играет важную роль в делении клеток. [ 10 ] Другие исследования показали, что часть домена FtsK N (находящаяся в периплазме) участвует в построении клеточной стенки. [ 6 ]
Филогения
[ редактировать ]FtsK является членом моторных АТФаз ААА . Филогенетическое древо FtsK берет свое начало в результате расхождения транслоказ оцДНК и дцДНК , в результате чего возникли TraB, FtsK, T4CPs и VirB4s. Каждый из них имеет структурное сходство, и родительская ветвь FtsK возникла вместе с другими ветвями TraB, TcpA и FtsK. Хотя FtsK имеет свою собственную филогению и внутренние ветви, TraB похож на ветвь сестринского белка, которую можно проследить до временной шкалы FtsK. Общим белком, происходящим из одной из филогенетических ветвей FtsK, является SpoIIIE, который необходим для сегрегации хромосом у некоторых грамположительных бактерий. FtsK обнаружен у большинства бактерий, включая E. coli , Staphyloccus и Streptomycetes , а также у некоторых архей, филогенетическое древо которых сходно с таковым у бактерий. Белки семейства FtsK имеют разную длину ветвей, что затрудняет определение точного графика эволюции. Таким образом, филогению FtsK можно сравнить со временем диверсификации белковых групп VirB4/VirD4, и немного раньше, чем TraB и TcpA, поскольку они встречаются только у Актиномицетота и Бациллота . [ 11 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ю XC, Вэйхэ Е.К., Марголин В. (декабрь 1998 г.). «Роль C-конца FtsK в сегрегации хромосом Escherichia coli » . Журнал бактериологии . 180 (23): 6424–6428. дои : 10.1128/JB.180.23.6424-6428.1998 . ПМЦ 107737 . ПМИД 9829960 .
- ^ Перейти обратно: 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» . Клетка . 108 (2): 195–205. дои : 10.1016/s0092-8674(02)00624-4 . ПМИД 11832210 .
- ^ Бегг К.Дж., Дьюар С.Дж., Доначи В.Д. (ноябрь 1995 г.). «Новый ген деления клеток Escherichia coli , ftsK» . Журнал бактериологии . 177 (21): 6211–6222. дои : 10.1128/jb.177.21.6211–6222.1995 . ПМК 177462 . ПМИД 7592387 .
- ^ Польяно К., Польяно Дж., Беккер Э. (декабрь 2003 г.). «Расщепление хромосом у эубактерий» . Современное мнение в микробиологии . 6 (6): 586–93. дои : 10.1016/j.mib.2003.10.015 . ПМЦ 3919143 . ПМИД 14662354 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Малой С.Р., Хьюз К., ред. (22 марта 2013 г.). Генетическая энциклопедия Бреннера (второе изд.). Сан-Диего. ISBN 9780080961569 . OCLC 836404630 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С Кроза Э, Руссо П, Фурн Ф, Корне Ф (2014). «Семейство ДНК-транслоказ FtsK находит концы кругов». Журнал молекулярной микробиологии и биотехнологии . 24 (5–6): 396–408. дои : 10.1159/000369213 . ПМИД 25732341 . S2CID 19922429 .
- ^ Перейти обратно: а б Биго С., Сиванатан В., Поссоз С., Барре FX, Корнет Ф. (июнь 2007 г.). «ФцК, грамотная машина для разделения хромосом» . Молекулярная микробиология . 64 (6): 1434–41. дои : 10.1111/j.1365-2958.2007.05755.x . ПМИД 17511809 .
- ^ Ю XC, Тран А.Х., Сунь К., Марголин В. (март 1998 г.). «Локализация белка клеточного деления FtsK в перегородке Escherichia coli и идентификация потенциального N-концевого нацеливающего домена» . Журнал бактериологии . 180 (5): 1296–1304. дои : 10.1128/JB.180.5.1296-1304.1998 . ПМК 107020 . ПМИД 9495771 .
- ^ Дрейпер Г.К., МакЛеннан Н., Бегг К., Мастерс М., Доначи В.Д. (сентябрь 1998 г.). «Только N-концевой домен FtsK участвует в делении клеток» . Журнал бактериологии . 180 (17): 4621–4627. дои : 10.1128/JB.180.17.4621-4627.1998 . ПМК 107476 . ПМИД 9721304 .
- ^ Перейти обратно: а б Грейндж I (декабрь 2010 г.). «ФцК — контрольно-пропускной пункт деления бактериальных клеток?» . Молекулярная микробиология . 78 (5): 1055–7. дои : 10.1111/j.1365-2958.2010.07411.x . ПМИД 21155139 .
- ^ 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/molbev/mss221 . ПМЦ 3548315 . ПМИД 22977114 .