通过单粒子时间分辨冷冻电子显微镜研究的一种噬菌体光敏色素Pr/Pfr异二聚体

《Communications Chemistry》：A bacteriophytochrome Pr/Pfr heterodimer studied through single-particle time-resolved cryo-electron microscopy

　　

摘要

光敏色素是一类存在于细菌、真菌和植物中的二聚体光受体，能够在吸收红光的Pr状态和吸收远红光的Pfr状态之间可逆转换。在细菌中，光敏色素（BphPs）通过一个由C端组氨酸激酶（HK）和响应调节因子组成的双组分信号通路来调控多种生理反应。先前对来自Stigmatella aurantiaca（SaBphP2）的野生型BphP进行的冷冻电镜（cryo-EM）研究表明，这种光敏色素形成了一个稳定的Pr/Pfr异二聚体，其中两个亚基分别处于Pr和Pfr构象。在本研究中，我们利用Spotiton技术，通过照射冷冻电镜网格上的SaBphP2颗粒并在10毫秒后将其快速冷冻，成功捕获到了这一异二聚体。与Pr/Pr同二聚体相比，发现HK结构域发生了180°的旋转，这种旋转是由于连接光敏核心与酶活性域的卷曲螺旋结构发生解旋所导致的。这些大规模的结构重排为理解细菌光敏色素介导的光信号转导机制提供了重要的机制线索。