ФЦА
| Белок деления клеток FtsA | |||
|---|---|---|---|
 Клетки E. coli, продуцирующие FtsA-GFP, который локализуется в месте деления клеток. | |||
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | ФЦА | ||
| Входить | 944778 | ||
| RefSeq (защита) | НП_414636.1 | ||
| ЮниПрот | P0ABH0 | ||
| Другие данные | |||
| хромосома | Геном: 0,1 - 0,11 Мб | ||
| |||
| ФЦА | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Символ | ФЦА |
| ИнтерПро | ИПР020823 |
| Домен SHS2 «1C» вставлен в FtsA | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | ШС2_ФтсА | ||
| Пфам | PF02491 | ||
| ИнтерПро | ИПР003494 | ||
| УМНЫЙ | SM00842 | ||
| |||
FtsA представляет собой бактериальный белок, родственный актину общим структурным сходством и наличием АТФ-связывающего кармана. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
Наряду с другими гомологами бактериального актина, такими как MreB , ParM и MamK, эти белки позволяют предположить, что эукариотический актин имеет общее происхождение. Как и другие бактериальные актины, FtsA связывает АТФ и может образовывать актиноподобные нити. [ 4 ] Интерфейс FtsA-FtsA был определен с помощью структурного и генетического анализа. [ 5 ] Хотя FtsA присутствует у многих разнообразных грамположительных и грамотрицательных видов, он отсутствует у актинобактерий и цианобактерий . IV типа пилуса FtsA также структурно похож на PilM, АТФазу . [ 6 ]
Функция
[ редактировать ]FtsA необходим для правильного цитокинеза у таких бактерий, как Escherichia coli , Caulobacter crescentus и Bacillus subtilis . Первоначально был выделен при скрининге клеток E. coli , которые могли делиться при 30°С, но не при 40°С. [ 7 ] означает волокнистый термочувствительный материал А FtsA » « . Существует множество термочувствительных аллелей E. coli ftsA , и все они локализованы в кармане связывания АТФ или рядом с ним. Подавители, восстанавливающие нормальную функцию, отображаются либо в кармане привязки, либо в интерфейсе FtsA-FtsA. [ 8 ]
FtsA локализуется в цитокинетическом кольце, образованном FtsZ (Z-кольцо). Одной из функций FtsA в цитокинезе является прикрепление полимеров FtsZ к цитоплазматической мембране через консервативную С-концевую амфипатическую спираль, образуя при этом «А-кольцо». [ 9 ] Удаление этой спирали приводит к образованию в клетке очень длинных и стабильных полимерных пучков FtsA, которые не участвуют в цитокинезе. [ 5 ] Другой важный белок деления, ZipA, также прикрепляет Z-кольцо к мембране и выполняет функцию, перекрывающуюся с FtsA. FtsZ, FtsA и ZipA вместе называются протокольцом, поскольку они участвуют в специфической начальной фазе цитокинеза. [ 10 ] Другой субдомен FtsA (2B) необходим для взаимодействия с FtsZ через консервативный С-конец FtsZ. [ 4 ] Другие регуляторы FtsZ, включая MinC и ZipA, связываются с тем же С-концом FtsZ. Наконец, субдомен 1C, который находится в уникальном положении относительно MreB и актина, необходим FtsA для рекрутирования нижестоящих белков клеточного деления, таких как FtsN. [ 11 ] [ 12 ]
Хотя FtsA необходим для жизнеспособности E. coli , он может быть удален в B. subtilis . Клетки B. subtilis , лишенные FtsA, плохо делятся, но все же выживают. Другой белок, взаимодействующий с FtsZ, SepF (первоначально названный YlmF; O31728 ), способен заменять FtsA у B. subtilis , что позволяет предположить, что SepF и FtsA имеют перекрывающиеся функции. [ 13 ]
Аллель FtsA, называемый FtsA* (R286W), способен обходить нормальную потребность в ZipA при цитокинезе E. coli . [ 14 ] FtsA* также заставляет клетки делиться на более короткой длине, чем обычно, что позволяет предположить, что FtsA обычно может получать сигналы от механизма синтеза перегородки, чтобы регулировать, когда может начаться цитокинез. [ 15 ] Были обнаружены другие FtsA*-подобные аллели, которые в основном уменьшают взаимодействия FtsA-FtsA. [ 5 ] Олигомерное состояние FtsA, вероятно, важно для регулирования его активности, его способности рекрутировать белки более позднего клеточного деления. [ 5 ] и его способность связывать АТФ. [ 8 ] Другие белки клеточного деления E. coli , включая FtsN и гомологи транспортера ABC FtsEX, по-видимому, регулируют сужение перегородки, передавая сигнал через FtsA, [ 16 ] [ 17 ] а субкомплекс FtsQLB также участвует в стимулировании FtsN-опосредованного сужения перегородки. [ 18 ] [ 19 ]
FtsA напрямую связывается с консервативным С-концевым доменом FtsZ. [ 20 ] [ 4 ] Это взаимодействие FtsA-FtsZ, вероятно, участвует в регуляции динамики полимера FtsZ. In vitro E. coli FtsA разбирает полимеры FtsZ в присутствии АТФ, как в растворе, так и FtsA*. [ 21 ] и на поддерживаемых липидных бислоях. [ 22 ] Сам FtsA E. coli не собирается в обнаруживаемые структуры, за исключением случаев, когда он находится на мембранах, где он образует додекамерные миникольца, которые часто упаковываются в кластеры и связываются с одиночными протофиламентами FtsZ. [ 23 ] Напротив, FtsA* образует дуги на липидных мембранах, но редко замкнутые миникольца, что подтверждает генетические доказательства того, что этот мутант имеет более слабый интерфейс FtsA-FtsA. [ 5 ] При связывании с мембраной FtsA*-подобные мутанты, которые также могут образовывать двухцепочечные филаменты, усиливают тесные латеральные взаимодействия между протофиламентами FtsZ, в отличие от FtsA, который удерживает протофиламенты FtsZ отдельно. [ 24 ] Поскольку связывание протофиламентов FtsZ может быть важным для стимулирования формирования перегородки, переключение с FtsA-подобной на FtsA*-подобную конформацию во время развития клеточного цикла может служить для включения ферментов синтеза перегородки (FtsWI), а также для конденсации полимеров FtsZ, создавая петля положительной обратной связи. В подтверждение этой модели цитоплазматический домен FtsN, который активирует FtsWI в E. coli и напрямую взаимодействует с субдоменом 1C FtsA, переключает FtsA из формы миникольца в форму двухцепочечных филаментов на липидных поверхностях in vitro. [ 25 ] Эти двойные филаменты FtsA E. coli антипараллельны, что указывает на то, что они сами не являются бегущими нитями, как филаменты FtsZ.
Хотя FtsA E. coli изучен наиболее тщательно, все больше становится понятно о белках FtsA других видов. FtsA Streptococcus pneumoniae образует спиральные нити в присутствии АТФ. [ 26 ] но о взаимодействии с FtsZ in vitro пока не сообщалось. FtsA колокализуется с FtsZ у S. pneumoniae , но также необходим для локализации кольца FtsZ, в отличие от E. coli , где кольца FtsZ остаются локализованными после инактивации FtsA. FtsA Staphylococcus aureus образует актиноподобные нити, сходные с таковыми FtsA Thermotoga maritima . [ 27 ] Кроме того, FtsA S. aureus усиливает ГТФазную активность FtsZ. В липосомальной системе FtsA* стимулирует FtsZ к образованию колец, которые могут разделять липосомы, имитируя цитокинез in vitro. [ 28 ]
Структура
[ редактировать ]Известно несколько кристаллических структур FtsA, включая структуру FtsA E. coli . [ 29 ] По сравнению с MreB и эукариотическим актином субдомены перестраиваются, а домен 1B заменяется вставкой SHS2 «1C». [ 4 ] [ 30 ] [ 1 ] [ 31 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б ван ден Энт Ф., Лёве Дж. (октябрь 2000 г.). «Кристаллическая структура белка деления клеток FtsA из Thermotoga maritima» . Журнал ЭМБО . 19 (20): 5300–7. дои : 10.1093/emboj/19.20.5300 . ПМК 313995 . ПМИД 11032797 .
- ^ Ганнинг П.В., Гошдастидер Ю., Уитакер С., Попп Д., Робинсон Р.К. (июнь 2015 г.). «Эволюция композиционно и функционально различных актиновых нитей» . Журнал клеточной науки . 128 (11): 2009–19. дои : 10.1242/jcs.165563 . ПМИД 25788699 .
- ^ Гошдастидер У., Цзян С., Попп Д., Робинсон Р.К. (июль 2015 г.). «В поисках первичной актиновой нити» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (30): 9150–1. дои : 10.1073/pnas.1511568112 . ПМЦ 4522752 . ПМИД 26178194 .
- ^ Jump up to: а б с д Шведзяк П., Ван К., Фройнд С.М., Лёве Дж. (май 2012 г.). «FtsA образует актиноподобные протофиламенты» . Журнал ЭМБО . 31 (10): 2249–60. дои : 10.1038/emboj.2012.76 . ПМЦ 3364754 . ПМИД 22473211 .
- ^ Jump up to: а б с д и Пичофф С., Шен Б., Салливан Б., Луткенхаус Дж. (январь 2012 г.). «Мутанты FtsA с нарушением способности к самодействию обходят ZipA, что позволяет предположить модель, в которой самовзаимодействие FtsA конкурирует с его способностью рекрутировать нижестоящие белки деления» . Молекулярная микробиология . 83 (1): 151–67. дои : 10.1111/j.1365-2958.2011.07923.x . ПМЦ 3245357 . ПМИД 22111832 .
- ^ Каруппиа В., Деррик Дж. П. (июль 2011 г.). «Структура биогенезного комплекса пилуса типа IV внутренней мембраны PilM-PilN из Thermus thermophilus» . Журнал биологической химии . 286 (27): 24434–42. дои : 10.1074/jbc.M111.243535 . ПМК 3129222 . ПМИД 21596754 .
- ^ Кохияма М., Кузен Д., Райтер А., Джейкоб Ф. (апрель 1966 г.). «Термочувствительные мутанты Escherichia coli K12». Анналы Института Пастера . 110 (4): 465–86.
- ^ Jump up to: а б Херрикс-младший, Нгуен Д., Марголин В. (ноябрь 2014 г.). «Термочувствительный дефект в кармане связывания АТФ FtsA может быть подавлен за счет аллостерических изменений в интерфейсе димера» . Молекулярная микробиология . 94 (3): 713–27. дои : 10.1111/mmi.12790 . ПМЦ 4213309 . ПМИД 25213228 .
- ^ Пичофф С., Луткенхаус Дж. (март 2005 г.). «Привязка Z-кольца к мембране посредством консервативной последовательности, нацеленной на мембрану, в FtsA» . Молекулярная микробиология . 55 (6): 1722–34. дои : 10.1111/j.1365-2958.2005.04522.x . ПМИД 15752196 .
- ^ Рико А.И., Крупка М., Висенте М. (июль 2013 г.). «Вначале Escherichia coli собрала протокольцо: начальная фаза деления» . Журнал биологической химии . 288 (29): 20830–6. дои : 10.1074/jbc.R113.479519 . ПМЦ 3774354 . ПМИД 23740256 .
- ^ Рико А.И., Гарсиа-Овалье М., Мингоранс Х., Висенте М. (сентябрь 2004 г.). «Роль двух существенных доменов FtsA Escherichia coli в локализации и развитии делящегося кольца» . Молекулярная микробиология . 53 (5): 1359–71. дои : 10.1111/j.1365-2958.2004.04245.x . ПМИД 15387815 .
- ^ Бусик К.К., Эрасо Дж.М., Ван Й., Марголин В. (апрель 2012 г.). «Белок раннего дивисомы FtsA напрямую взаимодействует через свой субдомен 1c с цитоплазматическим доменом белка позднего дивисомы FtsN» . Журнал бактериологии . 194 (8): 1989–2000. дои : 10.1128/JB.06683-11 . ПМК 3318488 . ПМИД 22328664 .
- ^ Исикава С., Каваи Ю., Хирамацу К., Кувано М., Огасавара Н. (июнь 2006 г.). «Новый белок, взаимодействующий с FtsZ, YlmF, дополняет активность FtsA во время прогрессирования клеточного деления Bacillus subtilis». Молекулярная микробиология . 60 (6): 1364–80. дои : 10.1111/j.1365-2958.2006.05184.x . ПМИД 16796675 . S2CID 19570920 .
- ^ Гейсслер Б., Эльрахеб Д., Марголин В. (апрель 2003 г.). «Мутация увеличения функции в ftsA обходит требование важного гена клеточного деления zipA в Escherichia coli» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (7): 4197–202. Бибкод : 2003PNAS..100.4197G . дои : 10.1073/pnas.0635003100 . ПМК 153070 . ПМИД 12634424 .
- ^ Гейсслер Б., Шиоми Д., Марголин В. (март 2007 г.). «Аллель усиления функции ftsA * Escherichia coli и его влияние на стабильность и динамику Z-кольца» . Микробиология . 153 (Часть 3): 814–25. дои : 10.1099/mic.0.2006/001834-0 . ПМЦ 4757590 . ПМИД 17322202 .
- ^ Ду С., Пичофф С., Луткенхаус Дж. (август 2016 г.). «FtsEX действует в отношении FtsA, регулируя собрания и деятельность дивизий» . Proc Natl Acad Sci США . 113 (34): 5052–5061. Бибкод : 2016PNAS..113E5052D . дои : 10.1073/pnas.1606656113 . ПМЦ 5003251 . ПМИД 27503875 .
- ^ Пичофф С., Ду С., Луткенхаус Дж. (март 2015 г.). «Обход ZipA путем сверхэкспрессии FtsN требует ранее неизвестного консервативного мотива FtsN, необходимого для взаимодействия FtsA-FtsN, что подтверждает модель, в которой мономеры FtsA рекрутируют белки позднего клеточного деления в Z-кольцо» . Молекулярная микробиология . 95 (6): 971–987. дои : 10.1111/mmi.12907 . ПМК 4364298 . ПМИД 25496259 .
- ^ Цанг М.Ю., Бернхардт Т.Г. (март 2015 г.). «Роль комплекса FtsQLB в активации цитокинетического кольца, выявленная аллелем ftsL, который ускоряет деление» . Молекулярная микробиология . 95 (6): 924–944. дои : 10.1111/mmi.12905 . ПМЦ 4414402 . ПМИД 25496050 .
- ^ Лю Б, Лица Л, Ли Л, де Бур П (март 2015 г.). «Роль FtsA и подкомплекса FtsBLQ в стимулируемом FtsN сокращении клеток в Escherichia coli» . Молекулярная микробиология . 95 (6): 945–970. дои : 10.1111/mmi.12906 . ПМЦ 4428282 . ПМИД 25496160 .
- ^ Пичофф С., Луткенхаус Дж. (2002). «Уникальные и перекрывающиеся роли ZipA и FtsA в сборке перегородочных колец у Escherichia coli» . Журнал ЭМБО . 21 (4): 685–93. дои : 10.1093/emboj/21.4.685 . ПМЦ 125861 . ПМИД 11847116 .
- ^ Беурия Т.К., Муллапуди С., Милейковская Е., Садасивам М., Дохан В., Марголин В. (май 2009 г.). «Аденин-нуклеотид-зависимая регуляция сборки бактериального тубулиноподобного FtsZ с помощью гиперморфы бактериального актиноподобного FtsA» . Журнал биологической химии . 284 (21): 14079–86. дои : 10.1074/jbc.M808872200 . ПМЦ 2682856 . ПМИД 19297332 .
- ^ Свободный М, Митчисон Т.Дж. (январь 2014 г.). «Белки деления бактериальных клеток FtsA и FtsZ самоорганизуются в динамические структуры цитоскелета» . Природная клеточная биология . 16 (1): 38–46. дои : 10.1038/ncb2885 . ПМК 4019675 . ПМИД 24316672 .
- ^ Крупка М., Роулетт В.В., Морадо Д., Витрак Х., Шенеманн К., Лю Дж., Марголин В. (июль 2017 г.). «FtsA Escherichia coli образует связанные с липидами миникольца, которые противодействуют латеральным взаимодействиям между протофиламентами FtsZ» . Природные коммуникации . 8 : 15957. Бибкод : 2017NatCo...815957K . дои : 10.1038/ncomms15957 . ПМК 5508204 . ПМИД 28695917 .
- ^ Шенеманн К.М., Крупка М., Роулетт В.В., Дистелхорст С.Л., Ху Б., Марголин В. (сентябрь 2018 г.). «Варианты FtsA с усилением функции образуют разнообразные олигомерные структуры на липидах и усиливают связывание протофиламентов FtsZ» . Молекулярная микробиология . 109 (5): 676–693. дои : 10.1111/mmi.14069 . ПМК 6181759 . ПМИД 29995995 .
- ^ Нирхаус Т., Маклафлин С.Х., Бюрманн Ф., Курейсайте-Чизиене Д., Маслен С.Л., Скехель Дж.М., Ю К.В., Фройнд С.М., Функе Л.Ф., Чин Дж.В., Лёве Дж. (сентябрь 2022 г.). «Бактериальный дивисомный белок FtsA образует изогнутые антипараллельные двойные нити при связывании с FtsN» . Природная микробиология . 7 (10): 1686–1701. дои : 10.1038/s41564-022-01206-9 . ПМЦ 7613929 . ПМИД 36123441 .
- ^ Лара Б., Рико А.И., Петруцелли С., Сантона А., Дюма Дж., Битон Дж., Висенте М., Мингоранс Дж., Массидда О. (2005). «Деление клеток кокков: локализация и свойства белка FtsA Streptococcus pneumoniae» (PDF) . Молекулярная микробиология . 55 (3): 699–711. дои : 10.1111/j.1365-2958.2004.04432.x . hdl : 11572/187538 . ПМИД 15660997 . S2CID 42834683 .
- ^ Мура А., Фадда Д., Перес А., Данфорт М.Л., Мусу Д., Рико А.И., Крупка М., Денапайте Д., Цуй Х.Т., Брэнни П., Висенте М., Винклер М.Е., Марголин В., Массидда О (февраль 2017 г.). «Роль незаменимого белка FtsA в росте и делении клеток Streptococcus pneumoniae» . Журнал бактериологии . 199 (3): e00608-16. дои : 10.1128/JB.00608-16 . ПМК 5237122 . ПМИД 27872183 .
- ^ Осава М., Эриксон Х.П. (2013). «Деление липосом с помощью простого механизма деления бактерий» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (27): 11000–4. Бибкод : 2013PNAS..11011000O . дои : 10.1073/pnas.1222254110 . ПМК 3703997 . ПМИД 23776220 .
- ^ Нирхаус Т., Маклафлин С.Х., Бюрманн Ф., Курейсайте-Чизиене Д., Маслен С.Л., Скехель Дж.М., Ю К.В., Фройнд С.М., Функе Л.Ф., Чин Дж.В., Лёве Дж. (сентябрь 2022 г.). «Бактериальный дивисомный белок FtsA образует изогнутые антипараллельные двойные нити при связывании с FtsN» . Природная микробиология . 7 (10): 1686–1701. дои : 10.1038/s41564-022-01206-9 . ПМЦ 7613929 . ПМИД 36123441 .
- ^ Фудзита Дж., Маэда Ю., Нагао С., Цучия Ю., Миядзаки Ю., Хиросе М., Мизохата Е., Мацумото Ю., Иноуэ Т., Мизугути К., Мацумура Х. (май 2014 г.). «Кристаллическая структура Фца золотистого стафилококка» . Письма ФЭБС . 588 (10): 1879–85. дои : 10.1016/j.febslet.2014.04.008 . ПМИД 24746687 .
- ^ Анантараман В., Аравинд Л. (сентябрь 2004 г.). «Модуль SHS2 является общей структурной темой в функционально разнообразных группах белков, таких как суперсемейства Rpb7p, FtsA, GyrI и MTH1598/TM1083». Белки . 56 (4): 795–807. дои : 10.1002/прот.20140 . ПМИД 15281131 . S2CID 9140384 .