【摘要】：細菌趨化性是細菌趨利避害選擇適宜生長環(huán)境的一種機制。這一現(xiàn)象是由一個信號轉導通路實現(xiàn)的:不同種類的膜蛋白化學受體的細胞外結構域通過與環(huán)境中的分子相結合,起到探測信號的作用,并且與細胞內的單一且保守的組氨酸激酶(CheA)的調節(jié)結構域(P5)以及一個小的銜接蛋白(CheW)的相互作用,形成了一個穩(wěn)定的信號復合體,在這個信號復合體中CheA的自磷酸化活性被跨膜的化學受體嚴格控制。具有可調控的酶活性的CheA處于細菌趨化性信號轉導途徑的中心位置,起到信號整合,轉化和擴增的核心作用。盡管近年來對信號復合體的結構解析取得了突破性進展,但是CheA活性在信號復合體調節(jié)內被嚴格調控的分子機制仍然不清楚。在由二聚結構域(P3)、ATP結合/催化結構域(P4)和P5三個結構域組成的激酶核心中,各個結構域看似行使一項孤立的基本功能,但是在CheA的功能和調控中又是相關聯(lián)的。我們實驗室之前的研究表明這三個結構域之間的連接對激酶的活性和調節(jié)起到了重要的作用:如簡單的P3-P4連接單突變就能夠明顯降低激酶的基礎自磷酸化活性并導致激酶被激活能力的缺失。本研究根據(jù)這一重要發(fā)現(xiàn)對該連接展開了更深入的研究,旨在探索該域間連接是否真正具備影響激酶調節(jié)的能力。對CheA P3-P4域間連接高活性突變的篩選發(fā)現(xiàn)通過改變該連接的氨基酸序列能夠使激酶活性明顯增加,其中獲得的最高激酶活性為野生型CheA激酶活性的46倍。在缺少P5或同時缺失P5和P4-P5連接時,P3-P4連接突變體無法實現(xiàn)提高自磷酸活性。這一結果表明單獨的P3-P4域間連接氨基酸序列的改變不足以完成對激酶活性的調控,它對激酶活性的影響需要P5結構域甚至P4-P5連接的配合來實現(xiàn)。通過將高活性的P3-P4連接和之前我們研究組獲得的高活性P4-P5連接組合,雖然沒有實現(xiàn)更高的激酶活性,但呈現(xiàn)出不同的CheA活性,甚至是低于野生型的抑制狀態(tài),表明兩個域間連接對激酶活性的影響不是疊加性的,但相互影響、共同影響激酶的催化結構域活性。在實現(xiàn)高基礎自磷酸化活性的情況下,這些高活性P3-P4突變體在體內無法行使正常的細菌趨化性;對它們體外生物化學研究顯示在受體介導的情況下,P3-P4域間連接突變并不影響天然存在的受體介導的CheA激活途徑,但卻干擾到了受體介導的激酶活性的抑制途徑。因此,導致高激酶活性的CheAP3-P4連接突變通過破壞CheA的抑制通路,打破CheA原有的處于激活和抑制狀態(tài)之間的平衡,從而使CheA表現(xiàn)出了高基礎自磷酸化活性。
【圖文】：

１．２組氨酸激酶ＣｈｅＡ的簡介逡逑ＣｈｅＡ通常以二聚體的形式存在，二聚化是其活性所必須的。每個ＣｈｅＡ單體由５個結逡逑構域組成ｆ９，每個結構域行使特定的功能（圖１．１）：第一個結構域（ＰＩ，Ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ逡逑ｐｈｏｓｐｈｏｔｒａｎｓｆｅｒｄｏｍａｉｎ）含有一個保守的組氨酸，由五個螺旋束組成，通過２４個氨基酸殘逡逑基的域間連接連接著Ｐ２結構域。在第四個結構域的催化下這個組氨酸被ＡＴＰ磷酸化，并逡逑迅速將此高能磷酸基團進一步傳遞給應答調控分子ＣｈｅＹ；第二個結構域（Ｐ２，邋ＣｈｅＹ邋ｂｉｎｄｉｎｇ逡逑ｄｏｍａｉｎ）結合ＣｈｅＹ，以達到提高Ｐ１與ＣｈｅＹ之間a愃嶧諾拇菟俾屎捅Ｖご舜呋從﹀義系奶匾煨裕壞諶黿峁褂潁ǎ校�，Ｄｉｍｅ}椋幔簦椋錚鑠澹洌錚恚幔椋睿┒勱峁褂潁梢雜肓硪誨澹茫瑁澹練皺義獻擁模校辰峁褂蚪岷�，芯暽二聚体闹]母黿峁褂潁ǎ校�，ＡＴＰｂｉｎｄｉｎ＜偗ｃａｔａe簦椋沐澹洌錚恚幔椋睿┐咤義匣峁褂潁�，它能箚踞合ＡＴＰ，通过一庚_ヌ逕系模校唇峁褂虼呋粒裕械模姿嶧龐肓硪誨義系ヌ宓模校苯峁褂虻姆詞階粵姿嶧從�；最后一更x峁褂潁ǎ校

本文編號：2616681