Nucleotide binding by the widespread high-affinity cyclic di-GMP receptor MshEN domain.
Nucleotide binding by the widespread high-affinity cyclic di-GMP receptor MshEN domain.
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DOI：
10.1038/ncomms12481
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发表时间：
2016-08-31
影响因子：
16.6
通讯作者：
Chou, Shan-Ho
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang, Yu-Chuan;Chin, Ko-Hsin;Tu, Zhi-Le;He, Jin;Jones, Christopher J.;Sanchez, David Zamorano;Yildiz, Fitnat H.;Galperin, Michael Y.;Chou, Shan-Ho
C-di-GMP 是调节多种细胞功能的细菌第二信使。许多细菌含有 c-di-GMP 代谢酶，但缺乏已知的 c-di-GMP 受体。最近，两种与细菌 II 型分泌系统和 IV 型菌毛形成相关的 MshE 型 ATP 酶被证明可以特异性结合 c-di-GMP。在这里，我们以 1.37 Å 的分辨率报道了霍乱弧菌 MshE N 末端结构域 (MshEN1-145) 与 c-di-GMP 复合物的晶体结构。该结构揭示了独特的c-di-GMP结合模式，具有两个高度保守的结合基序的串联阵列，每个基序包含24个残基序列RLGxx(L/V/I)(L/V/I)xxG(L/V/I)(L/V/I)xxxxLxxxLxxQ，主要通过疏水相互作用结合一半的c-di-GMP分子。突变这些高度保守的残基可显着减少霍乱弧菌的 c-di-GMP 结合和生物膜形成。这种 c-di-GMP 结合基序存在于多种细菌蛋白中，其结合亲和力范围从 0.5 μM 到低至 14 nM。 MshEN 结构域包含迄今为止报道的最长的核苷酸结合基序。 Cyclic-di-GMP 是一种细菌第二信使，可与某些细菌的 ATP 酶的调节域结合。在这里，作者报告了这种相互作用的晶体结构，确定了环二 GMP 结合模式，并表明这种相互作用可能对细菌生物膜的形成很重要。
C-di-GMP is a bacterial second messenger regulating various cellular functions. Many bacteria contain c-di-GMP-metabolizing enzymes but lack known c-di-GMP receptors. Recently, two MshE-type ATPases associated with bacterial type II secretion system and type IV pilus formation were shown to specifically bind c-di-GMP. Here we report crystal structure of the MshE N-terminal domain (MshEN1-145) from Vibrio cholerae in complex with c-di-GMP at a 1.37 Å resolution. This structure reveals a unique c-di-GMP-binding mode, featuring a tandem array of two highly conserved binding motifs, each comprising a 24-residue sequence RLGxx(L/V/I)(L/V/I)xxG(L/V/I)(L/V/I)xxxxLxxxLxxQ that binds half of the c-di-GMP molecule, primarily through hydrophobic interactions. Mutating these highly conserved residues markedly reduces c-di-GMP binding and biofilm formation by V. cholerae. This c-di-GMP-binding motif is present in diverse bacterial proteins exhibiting binding affinities ranging from 0.5 μM to as low as 14 nM. The MshEN domain contains the longest nucleotide-binding motif reported to date. Cyclic-di-GMP is a bacterial second messenger that binds to the regulatory domain of ATPases of some bacteria. Here, the authors report the crystal structure of this interaction, identify a cyclic-di-GMP binding mode, and show that this interaction might be important for bacterial biofilm formation.
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Yildiz FH
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Finn RD
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