Антисигма факторы

Введение

Анти-сигма-факторы представляют собой небольшие белки , которые связываются с сигма-факторами и ингибируют транскрипционную активность, регулируя экспрессию генов прокариот. Антисигма-факторы имеют как сигма-связывающий домен, так и сенсорный/сигнальный домен; это позволяет им реагировать на сигналы внутри и снаружи клетки. ^{[ 1 ]} Антисигма-факторы были обнаружены у нескольких бактерий, включая Escherichia coli и Salmonella , а также у вирусов, таких как бактериофаг Т4 . Антисигма-факторы оказывают антагонистическое действие на сигма-факторы. ^{[ 2 ]} Каждый сигма-фактор имеет связанный с ним анти-сигма-фактор, который его регулирует. Эти анти-сигма-факторы делятся на анти-сигма-факторы, связанные с цитоплазмой, и анти-сигма-факторы, связанные с внутренней мембраной . Различия в этих сигма-факторах заключаются в том, где в клетке они связаны. Цитоплазматические антисигма-факторы включают FlgM, DnaK, RssB и HscC. Антисигма-факторы, связанные с внутренней мембраной, также называемые антисигма-факторами внецитоплазматической функции (ECF), включают FecR и RseA. Антисигма-факторы ECF, как правило, более разнообразны по генетической последовательности, чем антисигма-факторы, связанные с цитоплазмой. ^{[ 3 ]} Эти факторы регулируют многие клеточные процессы, такие как сборка жгутиков , транспорт материалов, рост клеток и реакция клеток на стресс. ^{[ 4 ]}

Сигма-факторы представляют собой важные белки , которые начинают транскрипцию путем связывания с РНКП ; Антисигма-факторы — это белки, которые ингибируют активность сигма-факторов, на которую влияют несколько механизмов. Эти механизмы включают в себя добавление анти-сигма-фактора между сигмами или скручивание анти-сигма-фактора вокруг сигмы — регуляция генов , особенно у бактерий, обеспечивает адаптивность и нормальную дифференцировку и развитие клеток . Генная регуляция имеет множество различных уровней регуляторов. Тем не менее, инициация транскрипции имеет решающее значение для контроля экспрессии генов. ^{[ 5 ]}

Антисигма-факторы транскрибируются одновременно со связанным с ними сигма-фактором. Это соединение создает петлю отрицательной обратной связи , поддерживая надлежащие уровни обоих контрастирующих факторов, поскольку на каждый транскрибируемый сигма-фактор может быть только один анти-сигма-фактор. ^{[ 5 ]}

Исследования показывают, что анти-сигма-факторы обладают большей активностью, чем контурирующие эффекты сигма-факторов. Антисигма-факторы также могут активировать одни клетки и подавлять другие, то есть они играют важную роль в функционировании клеток. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Механизм

Существует три основные категории запуска высвобождения сигма-факторов из анти-сигма-факторов: переключение партнеров, прямая передача сигналов и механизм, регулируемый протеолизом . ^{[ 1 ]}

Механизм переключения партнеров обычно встречается у грамположительных бактерий . Он состоит из четырех ключевых игроков: сигма-фактора, анти-сигма-фактора, анти-антисигма-фактора и входного фосфатазного комплекса. Клетка, которая не находится в состоянии стресса, имеет антисигма-фактор, который связан с сигма-фактором гена и удерживает его в неактивном состоянии. Во время стресса комплекс фосфатазы дефосфорилирует анти-сигма-фактор, позволяя анти-сигма-фактору переключаться между партнерами и связываться с анти-антисигма-фактором. Это освобождает сигма-факторы для активации гена. Стрессовые факторы окружающей среды, такие как жара, часто активируют этот механизм. ^{[ 1 ]}

Механизм прямой передачи сигналов таков: анти-сигма-фактор связывается с сигналом, который вызывает конформационные изменения в структуре анти-сигма-факторов, что приводит к высвобождению сигма-факторов. ^{[ 1 ]}

Механизм регулируемого внутримембранного протеолиза (RIP) обеспечивает передачу сигнала через мембраны. Этот механизм часто используется для регулирования сигма-факторов ECF. Механизм включает два последовательных расщепления, первое из которых представляет собой внешнее расщепление проникающего через мембрану антисигма-фактора, а второе — расщепление антисигма-факторов в плоскости мембраны, что приводит к образованию свободного цитоплазматического домена. ^{[ 1 ]}

Антисигма факторы у Escherichia coli

E. coli имеет семь основных сигма-факторов, пять из которых имеют специфический антисигма-фактор. Связывание антисигма-фактора со своими сигма-факторами зависит от сигналов окружающей среды. Этот механизм блокирует транскрипцию генов, ненужных в новых условиях. В таблице ниже показаны пять сигма-факторов, на какой процесс они влияют, а также соответствующий анти-сигма-фактор. В E. coli сигма-факторы транскрибируют свои анти-сигма-факторы; это создает петлю отрицательной обратной связи . Сигма-фактор можно регулировать, когда транскрибируется анти-сигма-фактор, и анти-сигма-фактор, когда транскрибируется сигма-ген. Сигма-факторы 70 и 54 не имеют специфических антисигма-факторов; у них есть другие механизмы отрицательной обратной связи. ^{[ 4 ]}

Сигма-фактор	Сигма-эффект	Связанный антисигма-фактор
п ³⁸	Главный регулятор общей реакции на стресс	RSSB
п ³²	Реакция на тепловой шок ≥ 37 °C	ДНК
п ²⁸	Активный поздний ген сборки жгутика	ФигМ
п ²⁴	Сигнализирует о высвобождении факторов для исправления неправильно свернутых белков.	РСЕА
п ¹⁹	Один сигнал в сигнальном пути EC	ФЭКР

Анти-антисигма-факторы

Анти-антисигма-факторы позволяют отделить соответствующий анти-сигма-фактор от его сигма-факторов, думая, что они связываются с анти-сигма-фактором, вызывая его высвобождение из сигма-фактора. Это позволяет более жестко регулировать транскрипцию генов в ответ на условия окружающей среды. Таким образом, анти-антисигма-факторы могут функционировать как отрицательные или положительные регуляторные элементы, в зависимости от разъедающего сигма-фактора и задействованного гена. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

В бактериофаге

Бактериофаг Т4 использует антисигма-фактор, чтобы разрушить полимеразу Escherichia coli , чтобы направить эксклюзивную транскрипцию своих собственных генов.

AsiA представляет собой ген анти-сигма-фактора, который необходим для разработки бактериофага Т4). Это означает, что AsiA является важным антисигма-фактором бактериофага. ^{[ 6 ]}^{[ 4 ]}^{[ 9 ]}^{[ 8 ]}

Сигма B-фактор у Bacillus subtilis

Сигма B был первым анти-сигма-фактором, обнаруженным у бактерии. Он обнаружен в Bacillus subtilis и других подобных бактериях. Сигма B — это фактор реакции на стресс, который играет роль в выживании и предотвращении разрушения, которое может быть вызвано другими организмами, например млекопитающими. Общие реакции на стресс, которые контролируются сигмой B, стимулируются такими факторами, как температура, концентрация соли, истощение энергии и т. д. После активации сигма B связывается с РНКП и распознает промотор, вызывая ингибирование стимулов. Поскольку ортологи сигмы B консервативны у различных грамположительных бактерий, этот антисигма-фактор играет важную роль в эволюции различных бактерий и их способности реагировать на стрессовые факторы. Учёные обнаружили, что антисигма-фактор Сигма B контролирует более 150 генов, которые влияют на реакцию на стресс. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

RsbW в Bacillus subtilis

Когда Bacillus subtilis не находится в стрессовых условиях, ее активность отрицательно регулируется антисигма-фактором Rsbw. RsbW представляет собой анти-сигма-фактор, который регулирует другой анти-сигма-фактор, сигма B. RsbW связывается с сигмой B и предотвращает образование голофермента РНК-полимеразы. Однако в стрессовых условиях нефосфорилированная форма белка RsbV конкурирует с Sigma B за связывание с RsbW. RsbV связывается с RsbW, позволяя сигме B связываться с основной РНК-полимеразой, что приводит к выражению реакции на стресс. ^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Пейджет М.С. (июнь 2015 г.). «Бактериальные сигма-факторы и анти-сигма-факторы: структура, функции и распространение» . Биомолекулы . 5 (3): 1245–65. дои : 10.3390/biom5031245 . ПМЦ 4598750 . ПМИД 26131973 .
^ Хофманн, Нина; Вурм, Рейнхильд; Вагнер, Рольф (6 мая 2011 г.). «Антисигма-фактор E. coli Rsd: исследования специфичности и регуляции его экспрессии» . ПЛОС ОДИН . 6 (5): e19235. Бибкод : 2011PLoSO...619235H . дои : 10.1371/journal.pone.0019235 . ISSN 1932-6203 . ПМК 3089606 . ПМИД 21573101 .
^ Хелманн, Джон Д. (2002). Сигма-факторы экстрацитоплазматической функции (ECF) . Достижения микробной физиологии. Том. 46. стр. 47–110. дои : 10.1016/s0065-2911(02)46002-x . ISBN 9780120277469 . ISSN 0065-2911 . ПМИД 12073657 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Тревиньо-Кинтанилья Л.Г., Фрейре-Гонсалес Х.А., Мартинес-Флорес I (сентябрь 2013 г.). «Анти-сигма-факторы в E. coli: общие регуляторные механизмы, контролирующие доступность сигма-факторов» . Современная геномика . 14 (6): 378–87. дои : 10.2174/1389202911314060007 . ПМЦ 3861889 . ПМИД 24396271 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Хьюз, Келли Т.; Мэти, Калаи (октябрь 1998 г.). «Анти-Сигма Факторы» . Ежегодный обзор микробиологии . 52 (1): 231–286. дои : 10.1146/аннурев.микро.52.1.231 . ISSN 0066-4227 . ПМИД 9891799 . S2CID 39757445 .
^ Jump up to: ^а ^б Кан Дж.Г., Пейджет М.С., Сок Ю.Дж., Хан М.Ю., Бэ Дж.Б., Хан Дж.С. и др. (август 1999 г.). «RsrA, антисигма-фактор, регулируемый окислительно-восстановительными изменениями» . Журнал ЭМБО . 18 (15): 4292–8. дои : 10.1093/emboj/18.15.4292 . ПМЦ 1171505 . ПМИД 10428967 .
^ Молекулярная биология . ISBN 9780123785947 . Проверено 2 декабря 2023 г.
^ Jump up to: ^а ^б Шевчикова, Беатрика; Резухова, Бронислава; Гомерова, Дагмар; Корманец, Ян (ноябрь 2010 г.). «Анти-антисигма-фактор BldG участвует в активации сигма-фактора стрессовой реакции σH у Streptomyces coelicolor A3 (2)» . Журнал бактериологии . 192 (21): 5674–5681. дои : 10.1128/JB.00828-10 . ПМЦ 2953704 . ПМИД 20817765 .
^ Пэджет М.С., Бэ Дж.Б., Хан М.Ю., Ли В., Клеантус К., Роу Дж.Х., Баттнер М.Дж. (февраль 2001 г.). «Мутационный анализ RsrA, цинксвязывающего антисигма-фактора с тиол-дисульфидным окислительно-восстановительным переключателем» . Молекулярная микробиология . 39 (4): 1036–47. дои : 10.1046/j.1365-2958.2001.02298.x . ПМИД 11251822 . S2CID 5957348 .
^ Казмерчак, Марк Дж.; Видманн, Мартин; Бур, Кэтрин Дж. (декабрь 2005 г.). «Альтернативные сигма-факторы и их роль в вирулентности бактерий» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 69 (4): 527–543. дои : 10.1128/MMBR.69.4.527-543.2005 . ISSN 1092-2172 . ПМК 1306804 . ПМИД 16339734 .
^ Родригес Айала, Факундо; Бартолини, Марко; Грау, Роберто (15 сентября 2020 г.). «Стресс-реактивный альтернативный сигма-фактор SigB Bacillus subtilis и его родственников: старый друг с новыми функциями» . Границы микробиологии . 11 : 1761. doi : 10.3389/fmicb.2020.01761 . ISSN 1664-302X . ПМЦ 7522486 . ПМИД 33042030 .
^ Бенсон, АК; Хальденванг, WG (15 марта 1993 г.). «Bacillus subtilis sigma B регулируется связывающим белком (RsbW), который блокирует его связь с коровой РНК-полимеразой» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 90 (6): 2330–2334. Бибкод : 1993PNAS...90.2330B . дои : 10.1073/pnas.90.6.2330 . ISSN 0027-8424 . ПМК 46080 . ПМИД 8460143 .
^ Родригес Айала, Факундо; Бартолини, Марко; Грау, Роберто (2020). «Стресс-реактивный альтернативный сигма-фактор SigB Bacillus subtilis и его родственников: старый друг с новыми функциями» . Границы микробиологии . 11 : 1761. дои : 10.3389/fmicb.2020.01761 . ISSN 1664-302X . ПМЦ 7522486 . ПМИД 33042030 .

Дальнейшее чтение

Кан Дж.Г., Пейджет М.С., Сок Ю.Дж., Хан М.Ю., Бэ Дж.Б., Хан Дж.С., Клеантус С., Баттнер М.Дж., Роу Дж.Х. (август 1999 г.). «RsrA, антисигма-фактор, регулируемый окислительно-восстановительными изменениями» . Журнал ЭМБО . 18 (15): 4292–8. дои : 10.1093/emboj/18.15.4292 . ПМЦ 1171505 . ПМИД 10428967 .
Ониши К., Куцукаке К., Сузуки Х., Лино Т. (ноябрь 1992 г.). «Новый механизм регуляции транскрипции в жгутиковом регулоне Salmonella typhimurium: антисигма-фактор ингибирует активность специфичного для жгутика сигма-фактора, сигма F». Молекулярная микробиология . 6 (21): 3149–57. дои : 10.1111/j.1365-2958.1992.tb01771.x . ПМИД 1453955 . S2CID 41958324 .
Хельманн Дж. Д. (апрель 1999 г.). «Антисигма-факторы» . Современное мнение в микробиологии . 2 (2): 135–41. дои : 10.1016/S1369-5274(99)80024-1 . ПМИД 10322161 .
Шевчикова Б, Резухова Б, Гомерова Д, Корманец Дж (ноябрь 2010 г.). «Анти-антисигма-фактор BldG участвует в активации сигма-фактора стрессовой реакции σ(H) у Streptomyces coelicolor A3(2)» . Журнал бактериологии . 192 (21): 5674–81. дои : 10.1128/JB.00828-10 . ПМЦ 2953704 . ПМИД 20817765 .

[Paget_2015-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Пейджет М.С. (июнь 2015 г.). «Бактериальные сигма-факторы и анти-сигма-факторы: структура, функции и распространение» . Биомолекулы . 5 (3): 1245–65. дои : 10.3390/biom5031245 . ПМЦ 4598750 . ПМИД 26131973 .

[2] Хофманн, Нина; Вурм, Рейнхильд; Вагнер, Рольф (6 мая 2011 г.). «Антисигма-фактор E. coli Rsd: исследования специфичности и регуляции его экспрессии» . ПЛОС ОДИН . 6 (5): e19235. Бибкод : 2011PLoSO...619235H . дои : 10.1371/journal.pone.0019235 . ISSN 1932-6203 . ПМК 3089606 . ПМИД 21573101 .

[3] Хелманн, Джон Д. (2002). Сигма-факторы экстрацитоплазматической функции (ECF) . Достижения микробной физиологии. Том. 46. стр. 47–110. дои : 10.1016/s0065-2911(02)46002-x . ISBN 9780120277469 . ISSN 0065-2911 . ПМИД 12073657 .

[Treviño-Quintanilla_2013-4] Jump up to: ^а ^б ^с Тревиньо-Кинтанилья Л.Г., Фрейре-Гонсалес Х.А., Мартинес-Флорес I (сентябрь 2013 г.). «Анти-сигма-факторы в E. coli: общие регуляторные механизмы, контролирующие доступность сигма-факторов» . Современная геномика . 14 (6): 378–87. дои : 10.2174/1389202911314060007 . ПМЦ 3861889 . ПМИД 24396271 .

[Hughes-1998-5] Jump up to: ^а ^б ^с Хьюз, Келли Т.; Мэти, Калаи (октябрь 1998 г.). «Анти-Сигма Факторы» . Ежегодный обзор микробиологии . 52 (1): 231–286. дои : 10.1146/аннурев.микро.52.1.231 . ISSN 0066-4227 . ПМИД 9891799 . S2CID 39757445 .

[Kang-1999-6] Jump up to: ^а ^б Кан Дж.Г., Пейджет М.С., Сок Ю.Дж., Хан М.Ю., Бэ Дж.Б., Хан Дж.С. и др. (август 1999 г.). «RsrA, антисигма-фактор, регулируемый окислительно-восстановительными изменениями» . Журнал ЭМБО . 18 (15): 4292–8. дои : 10.1093/emboj/18.15.4292 . ПМЦ 1171505 . ПМИД 10428967 .

[7] Молекулярная биология . ISBN 9780123785947 . Проверено 2 декабря 2023 г.

[Sevcikova_et_al_2010-8] Jump up to: ^а ^б Шевчикова, Беатрика; Резухова, Бронислава; Гомерова, Дагмар; Корманец, Ян (ноябрь 2010 г.). «Анти-антисигма-фактор BldG участвует в активации сигма-фактора стрессовой реакции σH у Streptomyces coelicolor A3 (2)» . Журнал бактериологии . 192 (21): 5674–5681. дои : 10.1128/JB.00828-10 . ПМЦ 2953704 . ПМИД 20817765 .

[9] Пэджет М.С., Бэ Дж.Б., Хан М.Ю., Ли В., Клеантус К., Роу Дж.Х., Баттнер М.Дж. (февраль 2001 г.). «Мутационный анализ RsrA, цинксвязывающего антисигма-фактора с тиол-дисульфидным окислительно-восстановительным переключателем» . Молекулярная микробиология . 39 (4): 1036–47. дои : 10.1046/j.1365-2958.2001.02298.x . ПМИД 11251822 . S2CID 5957348 .

[10] Казмерчак, Марк Дж.; Видманн, Мартин; Бур, Кэтрин Дж. (декабрь 2005 г.). «Альтернативные сигма-факторы и их роль в вирулентности бактерий» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 69 (4): 527–543. дои : 10.1128/MMBR.69.4.527-543.2005 . ISSN 1092-2172 . ПМК 1306804 . ПМИД 16339734 .

[11] Родригес Айала, Факундо; Бартолини, Марко; Грау, Роберто (15 сентября 2020 г.). «Стресс-реактивный альтернативный сигма-фактор SigB Bacillus subtilis и его родственников: старый друг с новыми функциями» . Границы микробиологии . 11 : 1761. doi : 10.3389/fmicb.2020.01761 . ISSN 1664-302X . ПМЦ 7522486 . ПМИД 33042030 .

[12] Бенсон, АК; Хальденванг, WG (15 марта 1993 г.). «Bacillus subtilis sigma B регулируется связывающим белком (RsbW), который блокирует его связь с коровой РНК-полимеразой» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 90 (6): 2330–2334. Бибкод : 1993PNAS...90.2330B . дои : 10.1073/pnas.90.6.2330 . ISSN 0027-8424 . ПМК 46080 . ПМИД 8460143 .

[13] Родригес Айала, Факундо; Бартолини, Марко; Грау, Роберто (2020). «Стресс-реактивный альтернативный сигма-фактор SigB Bacillus subtilis и его родственников: старый друг с новыми функциями» . Границы микробиологии . 11 : 1761. дои : 10.3389/fmicb.2020.01761 . ISSN 1664-302X . ПМЦ 7522486 . ПМИД 33042030 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]