Cryo-EM structure of an extracellular Geobacter OmcE cytochrome filament reveals tetrahaem packing.
Cryo-EM structure of an extracellular Geobacter OmcE cytochrome filament reveals tetrahaem packing.
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DOI：
10.1038/s41564-022-01159-z
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发表时间：
2022-08
影响因子：
28.3
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
二十年前首次观察到来自厌氧细菌硫还原地杆菌的导电附属物，遗传和生化数据表明导电纤维是 IV 型菌毛。最近，发现 G.sulfurreducens 的细胞外传导丝包含聚合的 c 型细胞色素 OmcS 亚基，而不是菌毛蛋白亚基。在此，我们报道 G.硫还原菌还产生由细胞色素 OmcE 亚基组成的第二个更薄的附属物，并使用冷冻电镜以约 4.3 Å 的分辨率解析其结构。 OmcE 和 OmcS 亚基没有整体序列或结构相似性。然而，在聚合后，两者都会形成共享保守血红素堆积排列的细丝，其中血红素由相邻亚基中的组氨酸协调。与 OmcS 丝不同，OmcE 丝高度糖基化。在来自 G.sulfurreducens 的细胞外组分中，我们检测到由 PilA-N 和 -C 链组成的 IV 型菌毛，以及丰富的 B-DNA。 OmcE 是使用结构和生物物理方法表征的第二种细胞色素丝。我们认为存在一类具有保守血红素堆积（而不是序列同源性）的导电细菌附属物，能够将电子长距离传输到化学品或其他微生物细胞。结构分析表明，硫还原地杆菌产生两种不同的细胞色素丝，由 OmcS 或 OmcE 组成，它们具有几乎相同的血红素包装，但没有可识别的序列或结构相似性。
Electrically conductive appendages from the anaerobic bacterium Geobacter sulfurreducens were first observed two decades ago, with genetic and biochemical data suggesting that conductive fibres were type IV pili. Recently, an extracellular conductive filament of G. sulfurreducens was found to comprise polymerized c-type cytochrome OmcS subunits, not pilin subunits. Here we report that G. sulfurreducens also produces a second, thinner appendage comprised of cytochrome OmcE subunits and solve its structure using cryo-EM at ~ 4.3 Å resolution. OmcE and OmcS subunits have no overall sequence or structural similarities. Nevertheless, upon polymerization, both form filaments that share a conserved heme packing arrangement, in which hemes are coordinated by histidines in adjacent subunits. Unlike OmcS filaments, OmcE filaments are highly glycosylated. In extracellular fractions from G. sulfurreducens, we detected type IV pili comprised of PilA-N and -C chains, along with abundant B-DNA. OmcE is the second cytochrome filament characterized using structural and biophysical methods. We propose that there is a broad class of conductive bacterial appendages with conserved heme packing (rather than sequence homology) that enable long-distance electron transport to chemicals or other microbial cells. Structural analyses reveal that Geobacter sulfurreducens produces two different cytochrome filaments, comprised of either OmcS or OmcE, that share almost identical heme packing while having no recognizable sequence or structural similarity.
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DOI：
10.1107/s2059798318009324
发表时间：
2018-09-01
期刊：
Acta crystallographica. Section D, Structural biology
影响因子：
--
作者：
Afonine PV;Klaholz BP;Moriarty NW;Poon BK;Sobolev OV;Terwilliger TC;Adams PD;Urzhumtsev A
通讯作者：
Urzhumtsev A
影响因子：
4.4
作者：
Cardenas, Erick;Wu, Wei-Min;Tiedje, James A.
通讯作者：
Tiedje, James A.
DOI：
10.1107/s2059798318006551
发表时间：
2018-06-01
期刊：
Acta crystallographica. Section D, Structural biology
影响因子：
--
作者：
Afonine PV;Poon BK;Read RJ;Sobolev OV;Terwilliger TC;Urzhumtsev A;Adams PD
通讯作者：
Adams PD
影响因子：
5.1
作者：
Holmes, Dawn E.;Chaudhuri, Swades K.;Lovley, Derek R.
通讯作者：
Lovley, Derek R.
影响因子：
4.4
作者：
Chan CH;Levar CE;Zacharoff L;Badalamenti JP;Bond DR
通讯作者：
Bond DR