Metanosarcinales S qatlamli plitka oqsili - Methanosarcinales S-layer Tile Protein

Metanosarcinales S qatlamli plitka oqsili
Identifikatorlar
BelgilarS-qavat
PfamPF07752
InterProIPR006457

The Metanosarcinales S qatlamli plitka oqsili (MSTP) deyarli faqat metanomikrobiya tarkibida bo'lgan oqsillar oilasidir Metanosarcinales. Odatda ikkita DUF1608 domenlarining tandem takrorlanishi bitta MSTP oqsil zanjirida mavjud va bu oqsillar o'zlarini himoya qiluvchi oqsilli sirt qatlamiga yig'adi (S-qavat ) hujayrani qamrab oluvchi tuzilish. Ko'pchiligida mavjud bo'lgan S qatlami Arxeya va ko'pchilikda bakteriyalar, zararli hujayradan tashqari moddalardan himoya qilishni o'z ichiga olgan juda muhim vazifalarni bajaradi.[1]

Methanosarcinales S-qatlamining kashf etilishi

Birinchi S-qatlamlar bakteriyalarda 1950-yillarda topilgan[2] va ko'plab Arxeyalarda S qatlamlari borligi Arxeyani mikroskopik (yorug'lik ham, elektron ham) o'rganish orqali aniqlandi. Metanosarcinales a'zosida S-qavat borligi 1980-yillarda aniqlangan elektron mikroskop (EM) ning hujayra morfologiyasini o'rganadigan tadqiqotlar Metanosarcina mazei.[3] Ushbu va boshqa EM tadqiqotlari metanosarsinallarning hujayra konvertlari tuzilishi sitoplazmatik membranadan (CM) CM ga tashqi qo'shimcha to'siq (S-qavat) bilan tuzilganligini tasdiqladi. Kam osmolyarlik sharoitida S qatlami polisaxarid bilan keng bezatilgan bo'lib, metanoxondroitin deb ataladi va hujayralar ko'p hujayrali agregatlar ichida o'sishga intiladi.[4][5] Yuqori osmolyarlik sharoitlariga moslashgandan so'ng hujayralar bo'linib, metanoxondroitin qatlamiga ega bo'lmagan bitta hujayra bo'lib o'sadi.[5]

Metanosarcinales S-qatlamli oqsilni aniqlash

Ushbu organizmlarning S qatlamini tashkil etuvchi oqsillarning o'ziga xosligi keyinchalik proteomik yondashuv bilan aniqlandi.[6] Ning asosiy S qatlamli oqsillari M. asetivoranlar C2A va M. mazei Gö1 navbati bilan MA0829 va MM1976 ekanligi aniqlandi. MA0829 va MM1976 kabi o'xshash xususiyatlarga ega bo'lgan qo'shimcha oqsillar ushbu organizmlarning hujayra konvertlarida oz miqdorda bo'lganligi aniqlandi.[6] Hozirgacha tekshirilgan barcha metanosartsina turlarining genomlari tarkibida oqsillarni o'z ichiga olgan 4-10 paralog DUF1608 mavjud. Ning asosiy va kichik S qatlamli oqsillari M. asetivoranlar C2A va M. mazei Gö1 ko'plab umumiy xususiyatlarga ega, jumladan: N-terminalli signal peptidi, DUF1608 oqsillar oilasining bir yoki ikkita oqsil domenlari,[7] ~ 70 ta aminokislotaning manfiy zaryadlangan bog'ichi va S qatlamini CM ga bog'lab turadigan C-terminalli transmembran spirali.

Proteinlar ketma-ketligini tahlil qilish DUF1608 oqsillar oilasi a'zolari tarkibida 250-300 aminokislota borligini va faqat Arxeyada joylashganligini aniqladi.[8] Ikki halofil arxeydan tashqari DUF1608 domeni metanosartsinallar tartibidagi metanogen arxeylar uchun maxsus hisoblanadi.[9] DUF1608 oqsillar oilasiga tayinlangan (Pfam ), pfam07752.[7]

Tuzilishi

Methanosarcinales S-qatlamli plitka oqsili MA0829 ning C-terminal DUF1608 domenining tuzilishi. A, MA0829 domenining C-terminali DUF1608 domeni I qizil rangga, II domeni ko'k rangga va ulagich subdomain sariq rangga ega. MA, MA0829 CTR ning kristallografik dimeri. C, kristallografik KTR homodimerlarining trimeri. Molekulalararo interfeyslarda bog'langan kristallanish eritmasidan ammoniy sitrat ligandlari kosmik to'ldirishda ko'rsatilgan. D, trimerik CTR homodimer yig'ilishlaridan hosil bo'lgan olti burchakli plitkalar. Birlamchi, assimetrik va trimer teshiklari ko'rsatilgan. E, MSTP S-qatlami modelining kesilgan yon ko'rinishi (D dagi tasvir tomoshabindan 90 ° buriladi). Asosiy teshikning holati o'q uchlari bilan ko'rsatilgan. Uyg'unlashtirildi [10]

Ikkita tandemdan birining tuzilishi DUF1608 takroriy takroriy elementlari tarkibiga kiradi M. asetivoranlar (MA0829) tomonidan yuqori aniqlikda aniqlandi Rentgenologik kristallografiya.[10] MA0829 ning C-terminal DUF1608 tandem takrorlanishining (CTR) tuzilishi DUF1608 oqsillar domeni qisqa konnektorli subdomain bilan bog'langan, strukturasiga o'xshash ikkita b-sendvich domenlaridan iborat ekanligini aniqladi. B-sendvich domenlari strukturaviy jihatdan nafaqat bir-biriga, balki bakteriyalar, zamburug'lar va virusli mavjudotlar, shu jumladan turli xil turlarning konvert konstruktsiyalari bilan bog'liq bo'lgan boshqa oqsillarga o'xshashdir.

MA0829 oqsilining ikkita DUF1608 domenidan bittasining tuzilishi aniqlangan bo'lsa, to'liq uzunlikdagi MA0829 tandemining DUF1608 takroriy oqsilining tuzilishi (minus N-signal peptidi va C-terminal bog'lash va langarni chiqarib tashlash) fazilat bilan modellashtirilishi mumkin edi. MA0829 CTR ning ikki xil kristal shaklida bir xil kristalografik dimer hosil qilishi. N- va C-terminal DUF1608 domenlari orasidagi birlamchi aminokislotalar ketma-ketligi identifikatsiyasining yuqori darajasi (79% bir xil va 87% o'xshash) homologik modellashtirish kristallografik DUF1608 CTR dimeridagi DUF1608 domenlaridan biriga N-terminalli DUF1608 aminokislotalar ketma-ketligi, shu bilan Archaeal S-qatlam oqsilining birinchi yuqori aniqlikdagi modelini taqdim etadi.

To'rtburchaklar tuzilishi uchun model M. asetivoranlar S-qatlam MA0829 CTR ni olti burchakli panjaraga, olingan ikki kristall shakldan biriga qadoqlash asosida taklif qilingan (Protein ma'lumotlar banki kirish raqami 3U2G).[10] S qatlamli qatlamning minimal qurilish bloki - bu kristallografik MA0829 CTR dimmerlarining trimeri. Trimerik birlikning lateral tarjimasi olti burchakli arxaeal S-qatlamlarning molekulyar xususiyatlariga mos xususiyatlarga ega bo'lgan tekis ikki o'lchovli varaq hosil qiladi.[11][12][13] S-qavatning umumiy ko'rinishi olti burchakli plitkalarning asal qolipiga o'xshaydi, uning plitalari orasidagi masofa ~ 240 Å va balandligi ~ 45 of.[10]

Oltita simmetriya o'qida joylashgan "Birlamchi teshiklar" va uch barobar simmetriya o'qida "Trimer teshiklari" bo'lgan varaqda uch xil turdagi teshiklar mavjud.[10] Asimmetrik teshiklar qo'shni trimerik qurilish bloklari orasida joylashgan. Teshiklarning kattaligi organizm va tashqi muhit o'rtasida metabolitlar almashinuvini ta'minlash uchun etarlicha katta. Lipit asosidagi to'siqlarning, masalan, bakterial tashqi membranalarning oqsil tarkibiy qismlari fiziologik yoki atrof muhitni ogohlantirishga javoban tezda o'zgartirilishi mumkin bo'lsa-da, MSTP oqsil bo'linmalaridan tashkil topgan S qatlamining katta teshik o'lchamlari molekulalarning o'tishiga imkon berish uchun talab qilinadi. molekulyar xususiyatlarini o'zgartirish qiyin bo'lgan himoya to'sig'i bo'ylab. Uchun taklif qilingan modelning qiziqarli xususiyati M. asetivoranlar S-qatlam - bu S-qatlami sirtlarining g'ovaklarni o'z ichiga olgan salbiy zaryadidir. Shunday qilib S qatlami molekulalarning S qatlamidan erkin o'tishi uchun katta hajm va zaryad to'sig'ini taqdim etadi.[10]

MA0829 CTR ning ikkita tuzilishi Protein ma'lumotlar banki: 3U2G - P622 kosmik guruhidagi selenometionin bilan belgilangan oqsilning kirish kodi va 3U2H - bu C2 kosmik guruhidagi belgisiz protein tuzilishi uchun kirish kodidir.

Ilovalar

S-qatlamlar ko'plab potentsial biotexnologiyalarga ega.[14] Bunday tadqiqotlarni osonlashtirish uchun yuqori aniqlikdagi MA0829 strukturasidan foydalanish arxeologik S-qatlamlarni tiklashdagi qiyinchiliklar bilan murakkablashadi in vitro.

Adabiyotlar

  1. ^ König H (1998). "Arxeobakterial hujayralar konvertlari". Can J Microbiol. 34 (4): 395–406. doi:10.1139 / m88-071.
  2. ^ Houwink, AL (1953). "Ning hujayra devoridagi makromolekulyar mono-qatlam Spirillum spec ". Biochim Biofhys Acta. 10 (3): 360–6. doi:10.1016/0006-3002(53)90266-2. PMID  13058992.
  3. ^ Aldrich HC, Robinson RW, Williams DS (may 1986). "Ultrastrukturasi Metanosarcina mazei". Sistematik va amaliy mikrobiologiya. 7 (2–3): 314–9. doi:10.1016 / S0723-2020 (86) 80025-X.
  4. ^ Kreisl P, Kandler O (may 1986). "Metanosarsinaning hujayra devori polimerining kimyoviy tuzilishi". Sistematik va amaliy mikrobiologiya. 7 (2–3): 293–9. doi:10.1016 / S0723-2020 (86) 80022-4.
  5. ^ a b Sowers KR, Boone JE, Gunsalus RP (1993). "Ajratish Metanosarkina spp. Osmolyarlikning ko'tarilishida bitta hujayra sifatida o'sish ". Appl Environ Microbiol. 59 (11): 3832–9. doi:10.1128 / AEM.59.11.3832-3839.1993. PMC  182538. PMID  16349092.
  6. ^ a b Francoleon DR, Boontheung P, Yang Y, Kin U, Ytterberg AJ, Denny PA, Denny PC, Loo JA, Gunsalus RP, Loo RR (2009 yil aprel). "S-qatlamli, sirtga kiradigan va konkanavalinning bog'lovchi oqsillari Metanosarcina acetivorans va Metanosarcina mazei". J Proteom Res. 8 (4): 1972–82. doi:10.1021 / pr800923e. PMC  2666069. PMID  19228054.
  7. ^ a b "PF07752". PFAM. Sanger instituti. Arxivlandi asl nusxasi 2013 yil 15 oktyabrda. Olingan 11 fevral 2013.
  8. ^ Bateman A, Coin L, Durbin R, Finn RD, Hollich V, Griffiths-Jones S, Khanna A, Marshall M, Moxon S, Sonnhammer EL, Studholme DJ, Yeats C, Eddy SR (2004). "Pfam oqsillari oilalari ma'lumotlar bazasi". Nuklein kislotalari rez. 32 (Ma'lumotlar bazasi muammosi): D138–41. doi:10.1093 / nar / gkh121. PMC  308855. PMID  14681378.
  9. ^ Rohlin L, Leon DR, Kim U, Loo JA, Ogorzalek Loo RR, Gunsalus RP (2012). "Metanogenik arxey modelidagi asosiy ifoda etilgan S-qatlam va hujayra sirt qatlami bilan bog'liq oqsillarni aniqlash: Methanosarcina barkeri Fusaro va Methanosarcina acetivorans C2A". Arxeya. 2012: 1–10. doi:10.1155/2012/873589. PMC  3361143. PMID  22666082. 873589.
  10. ^ a b v d e f Arbing MA, Chan S, Shin A, Phan T, Ahn CJ, Rohlin L, Gunsalus RP (2012). Metanosarcina acetivorans metanogenik arxeyning sirt qatlamining tuzilishi ". Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (29): 11812–7. Bibcode:2012PNAS..10911812A. doi:10.1073 / pnas.1120595109. PMC  3406845. PMID  22753492.
  11. ^ Sleytr UB, Messner P (1983). "Bakteriyalar ustidagi kristalli sirt qatlamlari". Annu Rev Microbiol. 37: 311–39. doi:10.1146 / annurev.mi.37.100183.001523. PMID  6416145.
  12. ^ Cheong GW, Guckenberger R, Fuchs KH, Gross H, Baumeister V (sentyabr 1993). "Methanoplanus limicola sirt qatlamining birlashgan elektron mikroskopi va skanerlash tunnel mikroskopi yondashuvi natijasida olingan tuzilishi". J tuzilishi Biol. 111 (2): 125–34. doi:10.1006 / jsbi.1993.1043.
  13. ^ Trachtenberg S, Pinnick B, Kessel M (2000). "Haddan tashqari halofil Halobacterium salinarum ning hujayra yuzasi glikoprotein qatlami va uning Haloferax volcanii bilan aloqasi: muzlatish bilan almashtirilgan hujayralarning kriyo-elektron tomografiyasi va salbiy bo'yalgan konvertlarning proektsion tadqiqotlari". J tuzilishi Biol. 130 (1): 10–26. doi:10.1006 / jsbi.2000.4215. PMID  10806087.
  14. ^ Sleytr UB, Egelseer EM, Ilk N, Pum D, Schuster B (2007). "S-qatlamlar molekulyar qurilish to'plamidagi asosiy qurilish bloki sifatida". FEBS J. 274 (2): 323–34. doi:10.1111 / j.1742-4658.2006.05606.x. PMID  17181542.