Las proteínas de quimiotaxis que aceptan metilo ( MCP , también receptor de aspartato ) son una familia de receptores transmembrana que median la respuesta quimiotáctica en ciertas bacterias entéricas , como Salmonella typhimurium y Escherichia coli . [3] Estos receptores de quimiotaxis que aceptan metilo son uno de los primeros componentes en la excitación sensorial y las respuestas de adaptación en las bacterias, que actúan para alterar el comportamiento de natación al detectar sustancias químicas específicas. El uso del MCP permite a las bacterias detectar concentraciones de moléculas en la matriz extracelular.para que las bacterias puedan nadar suavemente o dar vueltas en consecuencia. Si la bacteria detecta niveles crecientes de atrayentes ( nutrientes ) o niveles decrecientes de repelentes ( toxinas ), la bacteria continuará nadando hacia adelante o nadando suavemente. Si la bacteria detecta niveles decrecientes de atrayentes o niveles crecientes de repelentes, la bacteria caerá y se reorientará en una nueva dirección. De esta manera, una bacteria puede nadar hacia los nutrientes y alejarse de las toxinas [4].
MCPsignal | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | MCPsignal | |||||||
Pfam | PF00015 | |||||||
Clan pfam | CL0510 | |||||||
InterPro | IPR004089 | |||||||
PROSITE | PDOC00465 | |||||||
SCOP2 | 1qu7 / SCOPe / SUPFAM | |||||||
CDD | cd11386 | |||||||
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Proteínas de quimiotaxis que aceptan metilo | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | Proteínas de quimiotaxis que aceptan metilo (MCP) | |||||||
Pfam | PF02203 | |||||||
InterPro | IPR004090 | |||||||
INTELIGENTE | TarH | |||||||
SCOP2 | 1lih / SCOPe / SUPFAM | |||||||
CDD | cd00181 | |||||||
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Evolución
Hay muchos tipos diferentes de receptores transmembrana bacterianos de 60 kDa, que comparten una topología y mecanismos de señalización similares. Poseen tres dominios: un dominio de unión a ligando periplásmico, dos segmentos transmembrana y un dominio citoplásmico. La estructura del dominio de unión al ligando comprende un haz de cuatro hélices cerrado o parcialmente abierto con un giro a la izquierda. La diferencia en la secuencia del dominio de unión al ligando entre receptores refleja las diferentes especificidades del ligando. La unión del ligando provoca un cambio conformacional que se transmite a través de la membrana al dominio de activación citoplasmática. [5]
La diversidad ambiental da lugar a diversidad en los receptores de señalización bacterianos y, en consecuencia, hay muchos genes que codifican MCP. [6] Por ejemplo, hay cuatro MCP bien caracterizados que se encuentran en Escherichia coli : alquitrán (taxis hacia aspartato y maltosa, lejos del níquel y cobalto), Tsr (taxis hacia serina, lejos de leucina, indol y ácidos débiles), Trg (taxis hacia galactosa y ribosa) y Tap (taxis hacia dipéptidos).
Estructura
Los MCP comparten una estructura y un mecanismo de señalización similares . Los MCP forman dímeros . Tres dímeros de MCP forman trímeros espontáneamente. Los trímeros se complejan mediante CheA y CheW en celosías hexagonales. Las MCP se unen directamente a los ligandos o interactúan con las proteínas que se unen a los ligandos , transduciendo la señal a proteínas de señalización aguas abajo en el citoplasma . La mayoría de las MCP contienen: (a) un péptido señal N-terminal que es una alfa-hélice transmembrana en la proteína madura; (b) un dominio de receptor periplásmico (de unión a ligando ) mal conservado ; (c) una alfa-hélice transmembrana; (d) generalmente uno o más dominios HAMP y (e) un dominio citoplásmico C-terminal altamente conservado que interactúa con componentes de señalización aguas abajo. El dominio C-terminal contiene los residuos de glutamato metilado .
Los MCP experimentan dos modificaciones covalentes : desamidación y metilación reversible en varios residuos de glutamato . Los atrayentes aumentan el nivel de metilación, mientras que los repelentes lo disminuyen. Los grupos metilo se añaden mediante la metiltransferasa CheR y se eliminan mediante la metilesterasa CheB.
Función
La unión de un ligando provoca un cambio conformacional en el receptor MCP que se traduce en la estructura de la horquilla e inhibe su sensor quinasa. En la punta de la horquilla hay dos proteínas que se asocian al MCP: CheW y CheA. CheA actúa como sensor quinasa . CheA tiene actividad quinasa y se autofosforila en un residuo de histidilo cuando es activado por el MCP. Se cree que CheW es un transductor de la señal del MCP a CheA. CheA activado transfiere su grupo fosforilo a CheY, un regulador de respuesta. CheY fosforilado fosforila el cuerpo basal FliM que está conectado al flagelo . La fosforilación del cuerpo basal actúa como un interruptor flagelar y cambia la dirección de rotación del flagelo. Este cambio de dirección permite la alternancia entre nadar suavemente y dar vueltas, lo que predispone la caminata aleatoria de las bacterias hacia el atrayente.
Referencias
- ^ Ferris, HU; Zeth, K .; Hulko, M .; Dunin-Horkawicz, S .; Lupas, AN (2014). "Rotación de hélice axial como mecanismo de regulación de la señal inferida del análisis cristalográfico del quimiorreceptor de serina de E. Coli" . Revista de Biología Estructural . 186 (3): 349–356. doi : 10.1016 / j.jsb.2014.03.015 . PMID 24680785 .
- ^ PDB : 1VLT ; Yeh JI, Biemann HP, Privé GG, Pandit J, Koshland DE Jr, Kim SH (1996). "Estructuras de alta resolución del dominio de unión del ligando del receptor de aspartato bacteriano de tipo salvaje". J Mol Biol . 262 (2): 186–201. doi : 10.1006 / jmbi.1996.0507 . PMID 8831788 .; renderizado con PyMOL
- ^ Kim SH, Prive GG, Pandit J, Koshland DE, Yeh JI, Biemann HP (1996). "Estructuras de alta resolución del dominio de unión del ligando del receptor de aspartato bacteriano de tipo salvaje". J. Mol. Biol . 262 (2): 186–201. doi : 10.1006 / jmbi.1996.0507 . PMID 8831788 .
- ^ Derr P, Boder E, Goulian M (febrero de 2006). "Cambiar la especificidad de un quimiorreceptor bacteriano". J. Mol. Biol . 355 (5): 923–32. doi : 10.1016 / j.jmb.2005.11.025 . PMID 16359703 .
- ^ Koshland DE, Yu EW (2001). "Propagación de cambios conformacionales a distancias largas (y cortas) en proteínas" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 98 (17): 9517–9520. Código bibliográfico : 2001PNAS ... 98.9517Y . doi : 10.1073 / pnas.161239298 . PMC 55484 . PMID 11504940 .
- ^ Alexander RP, Zhulin IB (febrero de 2007). "La genómica evolutiva revela los determinantes estructurales conservados de la señalización y la adaptación en quimiorreceptores microbianos" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 104 (8): 2885–90. doi : 10.1073 / pnas.0609359104 . PMC 1797150 . PMID 17299051 .