Nature:細菌鞭毛分泌的動力來源並非ATP酶

2020-11-27 生物谷

生物谷報導:細菌鞭毛包含一個分泌器,它與很多病原體用來將效應器(effector)蛋白轉移進宿主細胞內的III-型分泌體系相關。科學家認為,ATP酶FliL為這種輸送提供能量,但本期Nature上兩篇論文反對這一被普遍接受的觀點。這兩個研究小組都發現,鞭毛分泌即使是在沒有這種ATP酶的情況下也能發生,而且為該過程提供能量的是質子運動力。

生物谷推薦英文原文:

Nature 451, 485-488 (24 January 2008) | doi:10.1038/nature06449; Received 8 August 2007; Accepted 29 October 2007

Distinct roles of the FliI ATPase and proton motive force in bacterial flagellar protein export

Tohru Minamino1,2 & Keiichi Namba1,2

  1. Graduate School of Frontier Biosciences, Osaka University, 1-3 Yamadaoka, Suita, Osaka 565-0871, Japan
  2. Dynamic NanoMachine Project, ICORP, JST, 1-3 Yamadaoka, Suita, Osaka 565-0871, Japan

Correspondence to: Keiichi Namba1,2 Correspondence and requests for materials should be addressed to K.N. (Email: keiichi@fbs.osaka-u.ac.jp).

Translocation of many soluble proteins across cell membranes occurs in an ATPase-driven manner. For construction of the bacterial flagellum responsible for motility, most of the components are exported by the flagellar protein export apparatus1, 2. The FliI ATPase is required for this export3, and its ATPase activity is regulated by FliH4; however, it is unclear how the chemical energy derived from ATP hydrolysis is used for the export process. Here we report that flagellar proteins of Salmonella enterica serovar Typhimurium are exported even in the absence of FliI. A fliH fliI double null mutant was weakly motile. Certain mutations in FlhA or FlhB, which form the core of the export gate, substantially improved protein export and motility of the double null mutant. Furthermore, proton motive force was essential for the export process. These results suggest that the FliH–FliI complex facilitates only the initial entry of export substrates into the gate, with the energy of ATP hydrolysis being used to disassemble and release the FliH–FliI complex from the protein about to be exported. The rest of the successive unfolding/translocation process of the substrates is driven by proton motive force.

相關焦點

  • ATP合成酶:宏偉的分子機器—大師的傑作
    ATP Synthase, www.mrc-mbu.cam.ac.uk/research/atp-synthase. Stryer.在這篇文章中,伊利諾大學的安特尼∙克勞弗次教授將ATP合酶與一個含有六個亞基的解旋酶進行了比較,然後他得出結論說:「∙∙∙∙∙∙三級結構上的同源性(大致相似的形狀)強烈提示二者是從同一個祖先演變而來∙∙∙∙∙∙」這還只是「強烈提示」,但是超自然的起源根據定義就排除了!儘管克勞弗次強調這兩個酶系統的相似之處,但是其間的差別對於自然主義的假說而言是不可逾越的。
  • Nature:同聚環ATP酶協調ATP水解及機制功能的方式
    專題:Nature報導同聚環ATP酶見於所有生命形式中,參與很多過程,如染色體分離、蛋白解摺疊和ATP合成。這種引人注目的功能多樣性是由一個高度保留的結構核產生的,該結構核負責ATP的結合和水解。但這些酶是怎樣協調ATP水解及機制功能的卻基本不清楚。
  • Nature封面故事:關於P-型ATP酶的一組研究論文
    P-型ATP酶是對所有真核生物和很多原核生物具有根本重要性的陽離子泵。本期Nature上3篇論文介紹了關於這一超級家族關鍵成員的結構及功能研究。本期封面所示為鈉離子和鉀離子泵的結構,是由Morth等人在本期雜誌上以3.5埃的解析度描述的,同時還刊登了J.  C.  Skou關於其50年前發現依賴於鈉離子和鉀離子的ATP酶活性的原始筆記。
  • Nature:挑戰常規!鑑定出一種全新的細菌細胞壁聚合酶---SEDS蛋白
    論文通信作者David Rudner和Thomas Bernhardt說,發現第二組細胞壁合成蛋白(cell wall synthesizer)能夠為開發靶向細菌細胞壁的急需療法來殺死有害細菌鋪平道路。Rudner說,「我們知道這些蛋白是良好的靶標,這是因為它們是聚合酶,所以我們能夠在細胞外面抑制它們。」
  • Nature:STING環狀二核苷酸感知能力起源於細菌
    Kranzusch小組發現,STING環狀二核苷酸感知能力起源於細菌。2020年9月2日,《自然》雜誌在線發表了這項成果。研究人員發現了在原核生物防禦島內編碼的功能性STING同源物,並揭示了信號激活的保守機制。
  • ATP酶DEAD-box調節細胞器的相分離
    ATP酶DEAD-box調節細胞器的相分離 作者:小柯機器人 發布時間:2019/8/22 14:42:52 瑞士蘇黎世聯邦理工學院Karsten Weis小組近日取得一項新成果
  • Nature:拓撲異構酶的抑制機制
    一個DNA鏈運動的酶(如DNA和RNA聚合酶)在它們運動之前往往會引起超螺旋的積累。如果不加阻止,這種積累會使DNA發生過度纏繞,就像擰在一起的一個橡皮筋一樣。拓撲異構酶通過首先解理、然後降解DNA來緩解這種壓力。
  • Nature:ATP酶伴護蛋白Get3的晶體結構被確定
    最近的研究表明,TA蛋白向內質網的定位由胞質溶解性ATP酶伴護蛋白Get3調控。現在,Get3的晶體結構已以一種「開放的」無核苷酸形式和一種「封閉的」與核苷酸相結合的形式被確定。從開放向封閉的轉變導致一個較大的構形變化,露出一個疏水溝,該疏水溝之大足以容納TA基質。這些結果讓我們對TA蛋白由核苷酸調控的結合及釋放有了一個機制上的認識。
  • CRISPR RNA介導的整合酶可對細菌基因組實現高效多重操作
    CRISPR RNA介導的整合酶可對細菌基因組實現高效多重操作 作者:小柯機器人 發布時間:2020/11/24 17:01:11 美國哥倫比亞大學Samuel H. Sternberg研究小組取得一項新突破。
  • Science:解析出嗜熱棲熱菌V/A-ATP酶的三維結構
    旋轉動力ATP合酶/ATP酶是大型膜蛋白複合物,它們具有相同的整體結構和旋轉催化機制。這種蛋白質家族包括在線粒體(細胞的能量工廠)、葉綠體(在植物中進行光合作用的細胞器)和細菌中發現的F型ATP酶,葉綠體(在植物中進行光合作用的細胞器)和細菌;在真核生物(具有細胞核的高等生物)中發現的V型ATP酶;在古細菌(古老的微生物)和一些細菌中發現的A型ATP酶。
  • 嗜熱菌ATP酶結構獲揭示
    嗜熱菌ATP酶結構獲揭示 作者:小柯機器人 發布時間:2019/8/23 13:57:07 奧地利科學技術研究所Leonid A.
  • Nature子刊:細菌中的三國演義,並非強者生存
    當同一系統中存在不同菌株的細菌時會發生什麼?它們共存嗎?會是最強者生存嗎?有兩個假設:要麼最強的細菌種群將獲勝,要麼最弱的細菌種群將獲勝。該模型能夠顯示細菌在具有常見空間模式(如條紋,孤立的簇和同心圓)的多種情況下的行為。只有當菌株最初以同心環的形式分布且中間最強時,最強的菌株才有可能接管板。
  • Nature子刊:細菌中的三國演義,並非強者生存
    細菌無處不在,不僅在浴室或廚房櫃檯上,而且在人類體內,包括適宜微生物群生長的腫瘤中。這些「小生態」甚至是調控癌症藥物療法的關鍵,而更多地了解它們可以幫助開發新的挽救生命的療法。當同一系統中存在不同菌株的細菌時會發生什麼?它們共存嗎?會是最強者生存嗎?
  • Nature:SUMOylation水平與細菌感染
    致病細菌對被稱為「SUMOylation」的泛素樣修飾(真核細胞中一個重要過程)的效應在很大程度上仍不清楚。現在,對被「單核細胞增生李斯特菌」感染的人類細胞和對一個小鼠模型所做的一項研究表明,其毒性因子listeriolysin O (LLO)通過觸發Ubc9(「SUMOylation」機制中一種必要的酶)的降解誘導細胞中被SUMO化的蛋白水平下降。
  • Nature 中文摘要 22 January 2015
    大多數抗生素通過篩查土壤微生物生產而來,但這種培養細菌的有限來源在20世紀60年代被明顯過度開發。生產抗生素的合成方法目前還不能取代這一平臺。未培養細菌佔了外部環境所有細菌種類的99%左右,是發現新抗生素的一個尚未開發的來源。我們發展了多種方法來繁殖未培養有機體,如通過原位培養或運用特定生長因子等等。本文報導了一種命名為teixobactin的新抗生素,是在篩查未培養細菌時發現的。
  • Nature | 細菌如何在不同環境中調整生長速率?
    細胞生長速度對細菌的適應性至關重要並且會驅動細菌對資源的分配,影響代謝和生物合成蛋白的表達水平。但是目前為止,細菌是如何在不同環境中調整生長速率的還不得而知。為了解決這一問題。糖異生通量是糖異生酶遲滯期重新生產所需的胺基酸合成的瓶頸,糖異生通量由糖異生作用較低和較高水平範圍內的代謝產物濃度決定,而糖異生作用中糖異生酶水平又決定了代謝物濃度。因此,作者們建立了另外一個函數對此進行描述(圖3)。
  • 苯達喹啉結合的分枝桿菌ATP合酶結構
    苯達喹啉結合的分枝桿菌ATP合酶結構 作者:小柯機器人 發布時間:2020/12/12 19:24:51 加拿大兒童病醫院John L.
  • Nature:揭示DEAD-box ATP酶是相分離細胞器的調節因子
    在一項新的研究中,來自瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)的研究人員發現大型高度豐富的RNA依賴性DEAD-box ATP酶(DDX)家族的成員是原核生物和真核生物中含有RNA的相分離細胞器的調節因子。
  • atp螢光檢測儀是檢測什麼的
    新款ATP螢光檢測儀配備USB接口wifi等功能深圳市芬析儀器製造有限公司生產的ATP螢光檢測儀是基於螢火蟲發光原理,利用「螢光素酶—螢光素體系」研製而成;由於所有生物活細胞中含有恆量的
  • ADP/ATP轉位酶可促進線粒體自噬
    ADP/ATP轉位酶可促進線粒體自噬 作者:小柯機器人 發布時間:2019/10/17 14:10:48 近日,美國賓州大學Zoltan Arany及其研究小組發現ADP/ATP轉位酶促進線粒體自噬但不依賴於其酶活。