PNAS:细菌效应蛋白研究新进展

【字体: 时间:2012年06月13日 来源:生物通

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  John Innes中心的研究人员揭示了一种细菌效应分子Cif与宿主中目标蛋白结合的分子结构。该研究将发表在Proceedings of the National Academy of Sciences杂志上。

  

生物通报道:许多植物和动物病原菌都配备有效应蛋白作为其“分子兵工厂”, 效应蛋白能帮助病原菌感染宿主并在宿主中定植。John Innes中心的研究人员揭示了一种细菌效应分子与宿主中目标蛋白结合的分子结构。该研究将发表在Proceedings of the National Academy of Sciences杂志上。

革兰氏阴性病原菌能通过一种特殊的分泌系统将效应蛋白直接输入宿主细胞,操纵宿主细胞程序为己所用。病原菌效应蛋白靶标的宿主细胞程序以及病原菌的操纵机制是多种多样的。研究效应蛋白与宿主分子的接触机制对于了解病原菌的发机理是至关重要的,同时还能利用效应蛋白对宿主细胞的生物学特性进行研究。

John Innes 中心的Dr Mark Banfield 在文章中揭示了Cif细菌效应蛋白结合其宿主目标NEDD8的分子结构。Cif存在于很多病原菌中,包括大肠杆菌E. coli伯克霍尔德氏菌Burkholderia发光杆菌Photorhabdus耶尔森氏菌Yersinia

Cif进入宿主细胞会造成细胞分裂周期的扰乱。有一种理论认为这能防止被感染细胞的快速更新(就像肠道壁中的那样),从而帮助细菌定植。研究人员同时也对该效应蛋白在溶液中和模式宿主细胞中的酶促活性进行了研究。

这项研究揭示了细菌效应蛋白与宿主靶标分子结合形成的接触面结构。基于对该接触面结构在分子水平上的了解,研究人员可以直接对效应蛋白进行改造。从而在溶液和细胞中,对影响效应蛋白与目标分子相互作用以及影响效应蛋白活性的重要位点进行研究。

了解了病原菌效应蛋白在分子水平上的作用机制,人们就能得到病原菌毒性机理的信息。同时,人们也能将效应蛋白作为检测细胞周期相关功能的探针工具,研究其对细胞生物学的影响。

(生物通编辑:叶予)

生物通推荐原文摘要:

The molecular basis of NEDD8 deamidation by the bacterial effector protein Cif

The cycle inhibiting factors (Cifs) are a family of translocated effector proteins, found in diverse pathogenic bacteria, that interfere with the host cell cycle by catalyzing the deamidation of a specific glutamine residue (Gln40) in NEDD8 and the related protein ubiquitin. This modification prevents recycling of neddylated cullin-RING ligases, leading to stabilization of various cullin-RING ligase targets, and also prevents polyubiquitin chain formation. Here, we report the crystal structures of two Cif/NEDD8 complexes, revealing a conserved molecular interface that defines enzyme/substrate recognition. Mutation of residues forming the interface suggests that shape complementarity, rather than specific individual interactions, is a critical feature for complex formation. We show that Cifs from diverse bacteria bind NEDD8 in vitro and conclude that they will all interact with their substrates in the same way. The “occluding loop” in Cif gates access to Gln40 by forcing a conformational change in the C terminus of NEDD8. We used native PAGE to follow the activity of Cif from the human pathogen Yersinia pseudotuberculosis and selected variants, and the position of Gln40 in the active site has allowed us to propose a catalytic mechanism for these enzymes.

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