PilB from Streptococcus sanguinis is a bimodular type IV pilin with a direct role in adhesion
PilB from Streptococcus sanguinis is a bimodular type IV pilin with a direct role in adhesion
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来自血链球菌的 PilB 是一种双模块 IV 型菌毛蛋白，在粘附中具有直接作用
DOI：
10.1101/2021.01.27.428410
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Raynaud C
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Raynaud C
IV型皮利（T4 P）是功能多样的丝状纳米机器，在原核生物中几乎普遍存在。它们主要是一种主要菌毛蛋白的聚合物，但也含有功能通常不明确且可能多种多样的次要菌毛蛋白。在这里，我们表明，从T4 P ofStreptococcussanguinis的次要菌毛蛋白PilB展示了一个不寻常的双模块的三维结构与一个庞大的冯维勒布兰德因子A样（vWA）模块“嫁接”到一个小菌毛蛋白模块通过一个短环。结构建模表明PilB仅与T4 P尖端的定位相容。通过详细的功能分析，我们发现：1）vWA模块包含一个典型的金属离子依赖性粘附位点，优先与Mg ~（2+）和Mn ~（2+）结合; 2）取消金属结合对PilB结构或纤毛结构没有影响; 3）金属结合对S具有重要作用。sanguinisT 4P介导的抽搐运动性和对真核细胞的粘附，以及4）vWA模块显示出与几种宿主蛋白质的内在结合能力。这些发现揭示了一种优雅而简单的进化修补策略，通过将功能模块嫁接到菌毛蛋白上由细丝呈现来增加T4 P功能的多样性。这种策略似乎已被细菌广泛使用，其中模块化菌毛蛋白广泛存在，并表现出惊人的各种架构。
Type IV pili (T4P) are functionally versatile filamentous nanomachines, nearly ubiquitous in prokaryotes. They are predominantly polymers of one major pilin but also contain minor pilins whose functions are often poorly defined and likely to be diverse. Here, we show that the minor pilin PilB from the T4P ofStreptococcus sanguinisdisplays an unusual bimodular three-dimensional structure with a bulky von Willebrand factor A–like (vWA) module “grafted” onto a small pilin module via a short loop. Structural modeling suggests that PilB is only compatible with a localization at the tip of T4P. By performing a detailed functional analysis, we found that 1) the vWA module contains a canonical metal ion–dependent adhesion site, preferentially binding Mg2+and Mn2+, 2) abolishing metal binding has no impact on the structure of PilB or piliation, 3) metal binding is important forS. sanguinisT4P–mediated twitching motility and adhesion to eukaryotic cells, and 4) the vWA module shows an intrinsic binding ability to several host proteins. These findings reveal an elegant yet simple evolutionary tinkering strategy to increase T4P functional versatility by grafting a functional module onto a pilin for presentation by the filaments. This strategy appears to have been extensively used by bacteria, in which modular pilins are widespread and exhibit an astonishing variety of architectures.
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