细菌DNA分配多样性的扩展：链霉菌中不依赖CTP的ParABS质粒分配系统

这篇研究揭示了链霉菌SCP2质粒中一种不依赖CTP的ParATS分配系统，其ParB同源蛋白ParT可在无核苷三磷酸（NTP）条件下通过parS位点扩散并激活ParA-ATP酶活性，挑战了传统ParABS系统依赖CTP水解的范式，为细菌DNA分配机制多样性提供了新见解。

　　

Significance

研究首次在链霉菌SCP2质粒中发现不依赖CTP的ParAT^S系统。传统ParAB^S系统需CTP结合和水解驱动ParB扩散及DNA桥接，而ParT通过独特的N端结构域（α2螺旋）实现parS依赖的DNA滑动，且能激活ParA-ATP酶活性。这一发现打破了CTP作为ParB家族通用辅因子的认知，揭示了细菌DNA分配机制的进化可塑性。

Abstract

ParAB^S复合体广泛参与细菌染色体/质粒分配，其功能通常依赖ATP和CTP。本研究通过生化、单分子成像和结构预测，证明链霉菌SCP2质粒的ParT蛋白虽缺乏CTP酶结构域，仍能结合18-bp parS位点并扩散至邻近DNA。ParT的局部富集激活ParA-ATP酶，驱动质粒分离。此外，在放线菌门（Actinomycetota）中发现大量ParT结构同源物，提示CTP非依赖性分配系统可能更普遍。

Results

ParT是缺乏CTP酶结构域的I型ParB样蛋白

AlphaFold2预测显示，ParT具有典型的中间（M）DNA结合域和C端二聚化域，但N端缺失CTP酶折叠。系统发育分析表明，ParT同源物主要分布于放线菌和蓝细菌门，其中44个与邻近的parA基因共存，且N端无序性更高，暗示其功能保守性。

ParT通过ATP和DNA依赖方式与ParA互作

生物层干涉仪（BLI）显示，ParT仅在与ATP及非特异性DNA结合的ParA复合体中结合，且依赖N端SRR基序（删除后互作消失）。ATP酶实验进一步证实，ParT可激活ParA水解活性（6 ATP/ParA/小时），而缺失SRR的ParTΔN3无此功能。

ParT特异性结合SCP2上的parS位点

染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）发现ParT在SCP2质粒的parT基因内富集，鉴定出18-bp反向重复序列为核心parS。BLI验证其结合亲和力（K_D=680 nM），且不识别 scrambled parS。

ParT在parS DNA环上无NTP依赖的扩散与积累

光学镊子实验显示，AF488标记的ParT沿42-kb parS DNA扩散（D=1.11 μm²/s），与ParB-CTP速率相当。BLI证实ParT在闭合DNA环上积累，但经限制酶切割产生游离末端后信号降低5倍，表明其易从DNA末端滑落。质谱分析排除ParT携带预结合NTP的可能。

parS促进ParT N端二聚化

AlphaFold2 Multimer预测ParT通过α2螺旋和C端二聚化。BMOE交联实验显示，parS存在时N端（S48C）交联效率提升至52%（无DNA时为25%），而C端（Q271C）交联不受影响。将parS半位点间距增加10 bp（消除α2空间冲突）后，ParT积累能力丧失，支持“parS诱导N端门控关闭”模型。

α2螺旋破坏突变体ParT(G87P)丧失扩散能力

G87P突变使ParT滞留于parS位点（ChIP-seq峰变窄），无法扩散至邻近DNA。该突变位于α2螺旋中部，证实此区域对构象转换的关键作用。

Discussion

ParT通过parS介导的N端门控关闭实现DNA滑动，其机制不同于CTP依赖的ParB：① parS结合稳定因α2螺旋冲突产生的中间态，促进二聚化；② 无NTP水解驱动，ParT释放缓慢（k_off=3.5×10^-3 s^-1），可能依赖细胞内因子回收。研究拓展了对细菌分配系统多样性的认知，并为ParB家族蛋白的进化分化提供范例。