原子技术揭示Environment-Sensing蛋白质如何允许细菌适应
一组原子水平的组合技术允许研究人员展示一种environment-sensing蛋白质的变化使细菌生存在不同的栖息地,人类肠道的深海热液喷口。
“这项研究为我们提供了前所未有的原子水平了解细菌适应不断变化的条件下,“说Stefan Arold KAUST生物科学教授。“来获取这些信息,我们将三种不同的调查方法的局限性,结合他们的结果变成一个统一的画面。”
的histone-like nucleoid-structuring (H-NS)蛋白质允许细菌所处环境的变化,如温度和盐度的变化。之前,球队显示肠道病原体鼠伤寒沙门氏菌如何使用H-NS来控制它的基因表达谱,使其生活最佳温血动物宿主内部或外部在土壤中。
H-NS蛋白在细菌中也发现不经历巨大的温度波动,如植物病原体,昆虫栖息在深海热液喷口共生体和独立生存的微生物。仍然令人费解,然而,不同的细菌是如何适应相同的感应机制以适应各种生活方式。
没有单一的分析技术已经能够解开的内部运作机制,以获得更多的集成视图,从KAUST Arold组装一个多样化的团队,国际合作者。KAUST Arold和卢卡斯Jaremko,分子生物学家,与嘉宁李从佛蒙特大学的结合几种方法:protonless核磁共振光谱学,所有原子分子动力学模拟和生物物理技术。这种协同方法允许研究者分析不同H-NS蛋白质的反应温度和盐度的原子论的水平。
所有H-NS蛋白质显示同一祖先的传感机理,即温度和盐度提升融化的两个二聚作用域之一H-NS,释放控制DNA。
然而,特有的氨基酸替换,主要在残留参与盐桥,产生一系列的静态和动态特性。这些效应减弱或增强蛋白质的反应适合细菌的生活方式。
“虽然这些蛋白质的序列主要是守恒的,小目标变化导致他们表现如何的巨大差异,“说KAUST研究科学家Umar Farook受访者Shahul Hameed。
因此,苹果的H-NS蛋白质病原体欧文氏菌amylovora失去了对热敏感,这是符合病原体在温带气候稳定的生活方式。只有少数几个氨基酸变化从Buchnera H-NS aphidicola几乎环境不敏感,符合其作为蚜虫的专性内共生体。
“如果你逗正确的立场,这种行为很容易改变,“Arold说。”的方法干涉传感机制可能会发现应用领域从减缓气候变化应对抗生素耐药性”。
参考:赵X,受访者Shahul Hameed佛罗里达大学,Kharchenko V, et al .适应性进化的分子基础environment-sensing H-NS蛋白质。eLife。2021;10:e57467。doi:10.7554 / eLife.57467
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