БтуБ ТонБ

Nature Communications, том 14, номер статьи: 4714 (2023) Цитировать эту статью

1481 Доступов

10 Альтметрика

Подробности о метриках

Витамин B12 (кобаламин) необходим большинству кишечных микробов человека, многие из которых получают этот витамин за счет очистки. Поскольку плотность бактерий в кишечнике чрезвычайно высока, конкуренция за этот ключевой микроэлемент является жесткой. В отличие от Enterobacteria, представители доминирующего рода Bacteroides часто кодируют несколько BtuB-переносчиков витамина B12 на внешней мембране вместе с консервативным набором экспонированных на поверхности B12-связывающих липопротеинов. Здесь мы показываем, что транспортеры BtuB из Bacteroides thetaiotaomicron образуют стабильные комплексы, подобные педалям, с открытыми на поверхности липопротеиновыми крышками BtuG, которые связывают B12 с высоким сродством. Закрытие крышки BtuG после захвата B12 вызывает дестабилизацию связанного B12 консервативной внеклеточной петлей BtuB, вызывая транслокацию витамина в BtuB и последующий транспорт. Мы предполагаем, что TonB-зависимое поглощение малых молекул с помощью липопротеинов является общей особенностью Bacteroides spp. это важно для успеха этого рода в колонизации кишечника человека.

Витамин B12 (кобаламин) представляет собой сложный металлоорганический кофактор и наиболее сложный витамин 1, состоящий из корринового кольца, содержащего атом кобальта в центре, координированного с верхним лигандом (таким как аденозильная или метильная группа) и нижним лигандом, прикрепленным к кольцу. через нуклеотидную петлю (рис. 1а)2. Верхний лиганд обладает химической активностью, непосредственно участвуя в реакциях, а нижний лиганд обеспечивает функциональную специфичность3,4,5. Существует три разных семейства низших лигандов; бензимидазолы, пурины и фенольные соединения5. Природа этого лиганда важна, поскольку ферментам, принадлежащим к разным видам, для активности могут потребоваться разные низшие лиганды3,4,6. Витамин B12 участвует в широком спектре метаболических процессов и для многих организмов является важным кофактором конечной ферментативной реакции пути биосинтеза L-метионина в цитоплазме7,8. Несмотря на его многочисленные роли в эукариотических и прокариотических клетках, лишь небольшая группа микроорганизмов способна производить витамин B12. Однако его синтез энергетически затратен и требует ~30 ферментативных стадий9. В результате микроорганизмы разработали механизмы поглощения экзогенных кобаламинов, названные «путем спасения». У грамотрицательных бактерий транслокация кобаламинов представляет собой проблему, поскольку необходимо пересечь три разных компартмента: внешнюю мембрану (OM), периплазму и внутреннюю мембрану (IM). Наиболее охарактеризованной системой транспорта B12 у грамотрицательных бактерий является система Escherichia coli, включающая TonB-зависимый транспортер OM (TBDT) BtuB, периплазматический связывающий белок BtuF и транспортер BtuCD ABC, расположенный в IM10,11,12.

а Диаграммы, показывающие структуру корриноидов, используемых для кристаллографии. Нижний лиганд изображен голубым цветом в конформации «основание». Боковые цепи кольца коррина отмечены буквами красного цвета. б Генетическая организация транспортной системы B12 в E. coli (btuBFCD) и трех гомологичных локусов в B. theta, показывающая расположение белков BtuB (желтый), BtuG (синий) и BtuH (розовый). Обратите внимание, что BtuG1 имеет Домен BtuH объединен. Розовые треугольники представляют собой B12-зависимые рибопереключатели и терминаторы транскрипции черных леденцов. Транспортеры ABC внутренней мембраны отмечены зеленым цветом. c Гель ДСН со слабыми розовыми полосами, отмеченными звездочкой на левой панели, что соответствует CNCbl. В кипяченном образце также наблюдается небольшая полоса более низкой подвижности (~15% образца), которая соответствует фракции BtuG2, потерявшей CNCbl после кипячения. На правой панели показан тот же гель после окрашивания Кумасси (B – кипяченый; NB – некипяченный). Гели представляют собой три независимых повтора, необрезанные гели в исходных данных. d Мультяшное изображение BtuG2 (цвет радуги, N-конец синего цвета), связанного с CNCbl (пурпурный). Обратите внимание, что нижний лиганд направлен наружу (правая панель). д Крупным планом остатки, образующие водородные связи (черные пунктирные линии) с CNCbl.