您的位置: 主頁 > 新聞資訊 > 學者動態 >

重大發現!中科院微生物所錢韋團隊等揭示細菌控制轉變生活方式的新機制

來 源:iNature
發布時間:2019-08-18

雙組分信號系統(TCS)是幾乎所有細菌用于監測和適應性響應環境線索的主要分子機器之一。原型TCS由膜結合的組氨酸激酶(HK)和細胞溶質反應調節劑(RR)組成。在檢測到刺激后,HK在其二聚化和組氨酸磷酸轉移(DHp)結構域內自身磷酸化不變的組氨酸殘基,然后催化磷酸基團轉移到同源RR的接收者(REC)結構域內的保守天冬氨酸。然后,激活的RR通過控制基因轉錄或細胞行為來調節細菌適應。環狀di-GMP(c-di-GMP)是一種普遍存在的第二信使,參與調節細菌生理。這種信號化學物質與核糖開關或蛋白質作為效應物相互作用,以控制多種過程,如毒力,生物膜形成,運動性,細胞分裂和群體感應。TCS廣泛參與c-di-GMP信號傳導,因為大約6%的細菌RR編碼三種控制c-di-GMP周轉的蛋白質模塊。然而,c-di-GMP如何調節HKs和RR之間的特異性,并且該信號傳導串擾的生物學意義仍未解決。

2019年8月13日,中科院微生物研究所錢韋團隊在PLoS Pathogens 上在線發表題為 “Cyclic-di-GMP binds histidinekinase RavS to control RavS-RavR phosphotransfer and regulates the bacteriallifestyle transition between virulence and swimming” 的文章,發現了一種細菌控制生活方式轉變的生物化學新機制。

研究人員發現,植物病原細菌-野油菜黃單胞菌細胞內一個名為 RavS 的受體在控制細菌生存方式轉變中發揮著重要作用:RavS 是一種組氨酸激酶,當其處于高磷酸化水平時,它控制細菌游動,但抑制細菌的毒力;但當 RavS 處于低磷酸化水平時,它雖然對毒力沒有控制作用,但卻抑制細菌的游動性。因此,當細菌需要從自由生存狀態向毒性狀態轉變時,RavS 的磷酸化水平必須下降到較低水平。

研究發現,這一下降過程是由細菌細胞內第二信使分子 c-di-GMP(環二鳥苷單磷酸)嚴格控制的:c-di-GMP 直接接合到 RavS 的 ATP 酶區,顯著增強了它的磷酸轉移酶活性。在將磷酸基團 “甩”給下游反應調節蛋白 RavR 以后,RavS 的磷酸化水平自然回歸到較低水平,從而解除對細菌毒力因子表達的抑制作用。因此,c-di-GMP 信號分子與受體 RavS 的相互作用是調控細菌自由生活向毒性轉變的關鍵環節。

c-di-GMP是一種多功能細菌第二信使,可控制各種生理過程。核苷酸衍生物在調節過程中與核糖開關或蛋白質結合作為效應物。該研究發現c-di-GMP與植物病原細菌的組氨酸激酶RavS物理結合,顯著增強RavS的磷酸轉移酶活性以磷酸化反應調節劑RavR。該過程緊密調節RavS的磷酸化水平,這對于細菌在毒力和游動運動之間的生活方式轉變是重要的。因此,研究結果表明,c-di-GMP控制細菌雙組分信號傳導,這是細菌細胞適應各種環境刺激的主要機制之一。

原文鏈接:

https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1007952

關注微信公眾號
浙江20选5预测号码