в
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( декабрь 2012 г. ) |
| ДНК-связывающий белок Fis | |||
|---|---|---|---|
 Структура гомодимера Fis K36E | |||
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | в | ||
| ЮниПрот | P0A6R3 | ||
| |||
fis представляет собой ген E. coli , кодирующий белок Fis (или FIS ). Регуляция этого гена более сложна, чем у большинства других генов в E. coli геноме , поскольку Fis является важным белком , который регулирует экспрессию других генов. Предполагается, что фис регулируется H-NS , IHF и CRP . Он также регулирует собственное выражение ( ауторегуляция ). Fis является одним из наиболее распространенных ДНК-связывающих белков в Escherichia coli в условиях роста, богатых питательными веществами.
История
[ редактировать ]Fis был впервые обнаружен из-за его роли в стимуляции катализируемой Gin инверсии G-сегмента генома фага Mu. [ 1 ] Первоначально Fis был идентифицирован как , гомологичных сайт стимулирующий инверсию фактор -специфичных ДНК-рекомбиназ Hin и Gin сальмонеллы и фага Mu соответственно. Недавно было показано, что этот небольшой основной белок, изгибающий ДНК, функционирует во многих других реакциях, включая сайт-специфическую рекомбинацию фага лямбда, транскрипционную активацию оперонов рРНК и тРНК, репрессию собственного синтеза и oriC-направленную репликацию ДНК. Клеточные концентрации Fis сильно различаются в разных условиях роста, что может иметь важное регуляторное значение для физиологической роли Fis в этих различных реакциях. [ 2 ]
Структура
[ редактировать ]
Структурно Fis складывается в четыре α-спирали (A–D) и β-шпильку . Спирали A и B обеспечивают контакты между мономерами Fis, способствуя образованию димеров, тогда как спирали C и D образуют мотив спираль-поворот-спираль , который необходим для связывания ДНК. [ 3 ]
Свойства и функции
[ редактировать ]Fis — очень важный небольшой белок, связанный с нуклеотидами, который играет роль во влиянии на структуру бактериальных хромосом и инициации репликации ДНК. [ 4 ] Это нуклеоид-ассоциированный белок в Escherichia coli, который присутствует в изобилии во время раннего экспоненциального роста в богатой среде, но его не хватает во время стационарной фазы. [ 5 ] Когда клетки стационарной фазы субкультивируют в богатую среду, уровни Fis увеличиваются от менее 100 до более 50 000 копий на клетку перед первым клеточным делением. Когда клетки вступают в экспоненциальный рост, зарождающийся синтез в значительной степени отключается, а внутриклеточные уровни Fis снижаются в зависимости от клеточного деления. Синтез Fis также временно увеличивается, когда экспоненциально растущие клетки перемещаются в более богатую среду. Величина пика синтеза Fis, по-видимому, отражает степень изменения питания. Уровни мРНК fis очень похожи на паттерн экспрессии белка, указывая тем самым, что регуляция происходит в основном на уровне транскрипции. В области промотора fis присутствуют два сайта связывания РНК-полимеразы и по меньшей мере шесть высокоаффинных сайтов связывания Fis. Экспрессия этого оперона fis отрицательно регулируется Fis in vivo, а очищенный Fis может предотвращать образование стабильного комплекса с помощью РНК-полимеразы на промоторе fis in vitro. Однако ауторегуляция лишь частично объясняет характер экспрессии Fis. Было показано, что колебания уровней Fis служат ранним сигналом о повышении уровня питания и важны для физиологических ролей, которые Fis играет в клетке. [ 6 ]
Это глобальный регуляторный белок в Escherichia coli , который активирует транскрипцию рибосомальной РНК ( рРНК ) путем связывания с тремя расположенными выше сайтами активации промотора рРНК и усиливает транскрипцию в 5-10 раз in vivo . Сверхэкспрессия Fis приводит к различному влиянию на рост клеток в зависимости от условий питания. [ 7 ] Нуклеоидный белок Fis отличается быстрым увеличением скорости синтеза после повышения питательных веществ и его обилием в быстро растущих клетках E. coli. [ 8 ]
Известно, что Fis активирует транскрипцию рибосомальной РНК, а также других генов. Он играет непосредственную роль в активации промоторов рРНК. Fis связывается с рекомбинационной энхансерной последовательностью, которая необходима для стимуляции hin -опосредованной инверсии ДНК. Также было показано, что он предотвращает инициацию репликации ДНК от oriC . [ 9 ]
Было показано, что последовательности от 32 до 94 нуклеотидов выше fis AUG ответственны за увеличение репортерной активности трансляции fis lacZ более чем в 100 раз. Внутри этой области элемент последовательности AU, расположенный на 35 нуклеотидов выше fis AUG, увеличивает трансляцию fis почти в 15 раз. Образование предполагаемого элемента вторичной структуры РНК, начинающегося на 50 нуклеотидов выше AUG, также положительно влияет на трансляцию fis почти в 10 раз. Ген fis котранскрибируется с расположенным выше геном dusB , кодирующим фермент, модифицирующий тРНК. Уровни белка DusB очень низкие даже в условиях высокой транскрипции оперона и высоких уровней белка Fis. [ 10 ]
Fis считается архитектурным белком бактериального хроматина. [ 11 ] Известно, что помимо модуляции архитектуры хроматина он влияет на многочисленные промоторы E. coli и некоторых других бактерий. Исследования как in vivo , так и in vitro показывают, что Fis действует как репрессор транскрипции промотора «мама» . Есть данные, показывающие, что Fis опосредует свой репрессивный эффект, лишая доступа РНК-полимеразы к промотору Mom . В сочетании Репрессивный эффект Fis и ранее охарактеризованных негативных регуляторных факторов может быть ответственным за подавление гена большую часть времени. Помимо общего подавления генома Mu , это также обеспечивает подавление полезного, но потенциально смертельного мамского гена. [ 12 ]
Fis как критический регулятор экспрессии капсул. Fis также участвует в регуляции ряда генов у таких видов бактерий, как P. multocida , Enteroaggregative Escherichia coli, [ 13 ] подобные организмы. Некоторые из этих генов включают важные факторы вирулентности. [ 14 ]
Роль Fis в подвижности бактерий
[ редактировать ]Роль fis хорошо изучена у E. coli, но у псевдомонад его роль изучена лишь кратко. Недавние исследования Enterobacteriaceae показали, что Fis положительно регулирует движение жгутиков бактерий. Наблюдения за Pseudomonas putida демонстрируют снижение миграции P. putida на верхушки корней ячменя и, тем самым, снижение конкурентоспособности бактерий на корнях. Также было замечено, что сверхэкспрессия fis резко снижает плавательную моторику и способствует образованию биопленки P. putida. Возможно, повышенная экспрессия Fis важна для адаптации P. putida во время колонизации корней растений, способствуя образованию биопленок, когда миграция бактерий больше не выгодна. [ 15 ]
Было продемонстрировано, что Fis необходим для стабильности линейной плазмиды pDSIUDi и влияет на подвижность S. Typhi . [ 16 ]
Fis буферизует снижение отрицательной сверхспирализации при экспрессии tyrT и rrnA. Для этого необходим вышестоящий сайт связывания FIS рРНК, и вполне вероятно, что FIS обеспечивает локальное искривление ДНК. Более подробную информацию см. в Трэверс и Мусхелишвили, 2005.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кох С., Камманн Р. (ноябрь 1986 г.). «Очистка и свойства фактора хозяина Escherichia coli, необходимого для инверсии сегмента G в бактериофаге Mu» . Журнал биологической химии . 261 (33): 15673–15678. дои : 10.1016/S0021-9258(18)66770-5 . ПМИД 3536909 .
- ^ Финкель С.Е., Джонсон Р.К. (ноябрь 1992 г.). «Белок Fis: он больше не только для инверсии ДНК». Молекулярная микробиология . 6 (22): 3257–65. дои : 10.1111/j.1365-2958.1992.tb02193.x . ПМИД 1484481 . S2CID 43009781 .
- ^ Стин Дж.А., Стин Дж.А., Харрисон П., Симанн Т., Уилки И., Харпер М. и др. (февраль 2010 г.). «Фис необходим для производства капсул у Pasteurella multocida и регулирует экспрессию других важных факторов вирулентности» . ПЛОС Патогены . 6 (2): e1000750. doi : 10.1371/journal.ppat.1000750 . ПМК 2816674 . ПМИД 20140235 .
- ^ Уолд С., Крук Э., Скарстад К. (сентябрь 1996 г.). «Белок Fis Escherichia coli предотвращает инициацию репликации ДНК из oriC in vitro» . Исследования нуклеиновых кислот . 24 (18): 3527–3532. дои : 10.1093/нар/24.18.3527 . ПМК 146119 . ПМИД 8836178 .
- ^ Брэдли, доктор медицинских наук, Бич, М.Б., де Конинг А.П., Пратт Т.С., Осуна Р. (сентябрь 2007 г.). «Влияние Fis на экспрессию генов Escherichia coli на разных стадиях роста» . Микробиология . 153 (Часть 9): 2922–2940. дои : 10.1099/mic.0.2007/008565-0 . ПМИД 17768236 .
- ^ Болл К.А., Осуна Р., Фергюсон К.К., Джонсон Р.К. (декабрь 1992 г.). «Драматические изменения уровней Fis при повышении уровня питательных веществ в Escherichia coli» . Журнал бактериологии . 174 (24): 8043–8056. дои : 10.1128/jb.174.24.8043-8056.1992 . ПМК 207543 . ПМИД 1459953 .
- ^ Чхве Л.Х., Чен В., Ли К.Х. (1999). «Протеомный анализ фактора перепроизводства инверсионной стимуляции (Fis) в Escherichia coli». Электрофорез . 20 (4–5): 798–805. doi : 10.1002/(SICI)1522-2683(19990101)20:4/5<798::AID-ELPS798>3.0.CO;2-F . ПМИД 10344250 . S2CID 96418560 .
- ^ Нафиси М., Чау Дж., Сюй Дж., Джонсон Р.К. (май 2012 г.). «Надежная трансляция нуклеоидного белка Fis требует удаленного верхнего элемента AU и усиливается вторичной структурой РНК» . Журнал бактериологии . 194 (10): 2458–2469. дои : 10.1128/jb.00053-12 . ПМЦ 3347164 . ПМИД 22389479 .
- ^ Росс В., Томпсон Дж. Ф., Ньюлендс Дж. Т., Гурс Р. Л. (ноябрь 1990 г.). «Белок Fis E.coli активирует транскрипцию рибосомальной РНК in vitro и in vivo» . Журнал ЭМБО . 9 (11): 3733–3742. дои : 10.1002/j.1460-2075.1990.tb07586.x . ПМК 552129 . ПМИД 2209559 .
- ^ Нафиси М., Чау Дж., Сюй Дж., Джонсон Р.К. (май 2012 г.). «Надежная трансляция нуклеоидного белка Fis требует удаленного верхнего элемента AU и усиливается вторичной структурой РНК» . Журнал бактериологии . 194 (10): 2458–2469. дои : 10.1128/jb.00053-12 . ПМЦ 3347164 . ПМИД 22389479 .
- ^ Трэверс А., Шнайдер Р., Мусхелишвили Г. (февраль 2001 г.). «Сверхспирализация ДНК и транскрипция в Escherichia coli: связь FIS». Биохимия . 83 (2): 213–217. дои : 10.1016/S0300-9084(00)01217-7 . ПМИД 11278071 .
- ^ Карамбелкар С., Свапна Г., Нагараджа В. (май 2012 г.). «Подавление экспрессии токсичных генов с помощью Fis» . Исследования нуклеиновых кислот . 40 (10): 4358–4367. дои : 10.1093/nar/gks037 . ПМЦ 3378877 . ПМИД 22287621 .
- ^ Росситер А.Е., Браунинг Д.Ф., Лейтон Д.Л., Джонсон М.Д., Годфри Р.Э., Вардиус К.А. и др. (июль 2011 г.). «Транскрипция кодируемого плазмидой гена токсина из энтероагрегативной Escherichia coli регулируется новым механизмом совместной активации с участием CRP и Fis» . Молекулярная микробиология . 81 (1): 179–191. дои : 10.1111/j.1365-2958.2011.07685.x . ПМИД 21542864 . S2CID 205369787 .
- ^ Стин Дж.А., Стин Дж.А., Харрисон П., Симанн Т., Уилки И., Харпер М. и др. (февраль 2010 г.). «Фис необходим для производства капсул у Pasteurella multocida и регулирует экспрессию других важных факторов вирулентности» . ПЛОС Патогены . 6 (2): e1000750. doi : 10.1371/journal.ppat.1000750 . ПМК 2816674 . ПМИД 20140235 .
- ^ Яковлева Дж., Теппо А., Велтс А., Саумаа С., Моор Х., Кивисаар М., Терас Р. (март 2012 г.). «Фис регулирует конкурентоспособность Pseudomonas putida на корнях ячменя, вызывая образование биопленок» . Микробиология . 158 (Часть 3): 708–720. дои : 10.1099/mic.0.053355-0 . ПМИД 22222498 .
- ^ Чжан Х., Ни Б., Чжао Х., Дадзе И., Ду Х., Ван Ц. и др. (2012). «Fis необходим для стабильности линейной плазмиды pBSSB1 и влияет на подвижность серовара Salmonella enterica Typhi» . ПЛОС ОДИН . 7 (7): e37462. Бибкод : 2012PLoSO...737462Z . дои : 10.1371/journal.pone.0037462 . ПМК 3402438 . ПМИД 22911678 .