细菌鞭毛调控新发现：弗氏弧菌 FlrB-FlrC 系统的关键作用与进化关联

研究人员开展弗氏弧菌（Vibrio cholerae）FlrB-FlrC 系统研究，揭示其调控机制及相关细菌进化关联。

　　运动性细菌的运动和定植在很大程度上依赖于鞭毛的合成，这最终会调节细菌的毒力和生物膜的形成。在霍乱弧菌（Vibrio cholerae）中，由组氨酸激酶传感器 FlrB 和依赖于 σ⁵⁴的转录激活因子 FlrC 组成的双组份系统（TCS）FlrB-FlrC，在编码鞭毛基体、鞭毛钩和鞭毛蛋白的鞭毛基因转录调控中起着关键作用。正如之前观察到的，血红素（heme）作为一种传感配体，与 FlrB 结构独特的 PAS 结构域结合。血红素的结合会引发构象转换，有助于 ATP 结合到催化（CA）结构域。这促进了 FlrB 的二聚化 / 磷酸转移（DHp）结构域的自磷酸化，随后磷酸转移到 FlrC，从而启动下游的鞭毛相关活动。在本研究中发现，DHp-CA 结构域对 ATP 的亲和力比全长 FlrB 高 40 倍，这表明 PAS 结构域起到了抑制作用。因此，血红素与 PAS 结构域结合引起的构象变化会减弱这种抑制作用。基于序列和结构相似性搜索、无偏原子间网络分析，以及对配体及其结合口袋的搜索，研究确定了包括霍乱弧菌在内的 45 种革兰氏阴性极生鞭毛细菌，它们拥有 FlrB-FlrC 或 FleS-FleR 型双组份系统（TCS）。这些双组份系统（TCS）具备执行霍乱弧菌 FlrB-FlrC 系统机制的所有结构和功能要素。系统发育分析揭示了这 45 种生物中已鉴定的 FlrB 和 FlrC 蛋白具有相似的进化关联。有趣的是，比较基因组分析发现，在辅助基因组中存在感觉组氨酸激酶基因、其他鞭毛装置基因和双组份系统（TCS）相关基因。整体开放泛基因组表明，这些细菌成员在进化上是活跃的。