Чувствительность кворума включает в себя бактерии, выделяющие небольшие сигнальные молекулы, называемые аутоиндукторами, которые обнаруживаются рецепторами, расположенными в других бактериях; эти рецепторы затем запускают внутриклеточные ответы через сигнальные белки, называемые регуляторами ответа. В новом исследовании под руководством Фредерика Хьюсона и Бонни Басслер из Принстонского университета, которое на этой неделе опубликовано в журнале PLOS Biology с открытым доступом, исследователи раскрывают молекулярный механизм, с помощью которого один из этих регуляторов ответа, LuxO, регулирует патогенность холерного холера. .Ожидалось, что LuxO, как и многие другие члены суперсемейства белков AAA + ATPase, будет образовывать структуру в форме пончика, состоящую из шести молекул. Уже было известно, что активная форма (но не неактивная форма) LuxO связывается со специфическими генами-мишенями, активируя их транскрипцию, но не было известно, как фосфорилирование LuxO рецепторами, воспринимающими кворум, регулирует эту активность.
С помощью комбинации рентгеновских кристаллических структур и функционального тестирования разумно сконструированных молекул LuxO авторы этого исследования теперь показывают, как это происходит.Каждая отдельная молекула LuxO состоит из трех доменов; N-концевой приемный (R) домен, центральная каталитическая (C) АТФаза и C-концевой ДНК-связывающий (D) домен. В своем исследовании исследователи определили кристаллическую структуру версии LuxO из родственной бактерии V. angustum, у которой отсутствует домен D, и обнаружили, что домен C образует ожидаемую форму пончика с доменами C пяти других молекул LuxO, и что Домены R находятся за пределами этого кольца.
Однако авторы заметили необычный линкерный сегмент между доменами R и C; в неактивном состоянии, когда R-домен не фосфорилирован, этот линкер и часть R-домена физически блокируют активный каталитический сайт в C-домене. Мутация линкера или интерфейса между доменами R и C предотвратила это ингибирование, в результате чего молекула LuxO была постоянно включена. Сравнение с другими близкородственными белками ААА + АТФазы предполагает, что внутренние молекулярные движения, которые обычно сопровождают фосфорилирование R-домена, также снимают это ингибирование, при этом R-домены раскачиваются, высвобождая каталитический сайт LuxO-АТФазы — необходимое условие для активации транскрипции мишени. гены (см. изображение).Интригующий механизм ингибирования, выявленный в этом исследовании, представляет собой совершенно новый механизм регуляции белка AAA +, который открывает двери для фармакологического вмешательства.
Выдающееся положение LuxO в каскаде чувствительности кворума и тот факт, что он обнаружен у многих видов вибрионов, делает его особенно привлекательной мишенью для лекарств, которые могут лечить холеру и заболевания, вызываемые родственными бактериями. В качестве доказательства принципа авторы также проанализировали механизм действия низкомолекулярного ингибитора вирулентности V. cholerae под названием AzaU, который они ранее идентифицировали.
Они показывают, что AzaU также связывается с активным сайтом LuxO, имитируя аспекты аутоингибиторного механизма и выключая производство факторов вирулентности.
