Phage display and crystallographic analysis reveals potential substrate/binding site interactions in the protein secretion chaperone CsaA from Agrobacterium tumefaciens.
Phage display and crystallographic analysis reveals potential substrate/binding site interactions in the protein secretion chaperone CsaA from Agrobacterium tumefaciens.
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噬菌体展示和晶体学分析揭示了根癌农杆菌的蛋白质分泌伴侣 CsaA 中潜在的底物/结合位点相互作用。
DOI：
10.1016/j.jmb.2008.03.048
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发表时间：
2008
影响因子：
5.6
通讯作者：
Paetzel,Mark
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Feldman,AnatR;Shapova,YuliyaA;Wu,SampsonST;Oliver,DavidC;Heller,Markus;McIntosh,LawrenceP;Scott,JamieK;Paetzel,Mark
已提出蛋白CsaA在缺乏Sec依赖性蛋白靶向伴侣SecB的细菌中作为蛋白分泌伴侣发挥作用。CsaA是具有两个推定的底物结合口袋的同二聚体，每个单体中一个。为了检验这些空腔确实是能够与其他多肽链相互作用的底物结合位点的假设，我们从噬菌体上展示的随机肽文库中选择了与CsaA结合的肽。这里呈现的是在存在和不存在所选肽的情况下解析的来自根癌农杆菌（AtCsaA）的CsaA的结构。为了促进共结晶，将该肽的序列遗传融合到AtCsaA的氨基末端。所得的1.65 μ m分辨率晶体结构揭示，来自一个AtCsaA分子的拴系肽结合到可能模拟前蛋白质底物与CsaA之间的相互作用的一个蛋白质相关分子的所提出的底物结合口袋。结构表明，肽处于延伸构象，丙氨酸、脯氨酸和谷氨酰胺侧链指向结合口袋。该肽通过七个直接氢键与AtCsaA结合口袋的原子相互作用。保守口袋残基Arg 76的侧链在CsaA结合位点为空时具有“向上”构象，在CsaA结合位点被占据时具有“向下”构象，这表明该残基可用于稳定结合腔中的肽。所提出的聚集测定、噬菌体展示分析和结构分析与AtCsaA作为一般伴侣是一致的。所提出的CsA结合口袋/肽相互作用的性质进行比较，从其他结构特征的分子伴侣。
The protein CsaA has been proposed to function as a protein secretion chaperone in bacteria that lack the Sec-dependent protein-targeting chaperone SecB. CsaA is a homodimer with two putative substrate-binding pockets, one in each monomer. To test the hypothesis that these cavities are indeed substrate-binding sites able to interact with other polypeptide chains, we selected a peptide that bound to CsaA from a random peptide library displayed on phage. Presented here is the structure of CsaA from Agrobacterium tumefaciens (AtCsaA) solved in the presence and absence of the selected peptide. To promote co-crystallization, the sequence for this peptide was genetically fused to the amino-terminus of AtCsaA. The resulting 1.65 Å resolution crystal structure reveals that the tethered peptide from one AtCsaA molecule binds to the proposed substrate-binding pocket of a symmetry-related molecule possibly mimicking the interaction between a pre-protein substrate and CsaA. The structure shows that the peptide lies in an extended conformation with alanine, proline and glutamine side chains pointing into the binding pocket. The peptide interacts with the atoms of the AtCsaA-binding pocket via seven direct hydrogen bonds. The side chain of a conserved pocket residue, Arg76, has an “up” conformation when the CsaA-binding site is empty and a “down” conformation when the CsaA-binding site is occupied, suggesting that this residue may function to stabilize the peptide in the binding cavity. The presented aggregation assays, phage-display analysis and structural analysis are consistent with AtCsaA being a general chaperone. The properties of the proposed CsaA-binding pocket/peptide interactions are compared to those from other structurally characterized molecular chaperones.
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