Structural changes of TasA in biofilm formation of Bacillus subtilis.
Structural changes of TasA in biofilm formation of Bacillus subtilis.
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DOI：
10.1073/pnas.1718102115
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发表时间：
2018-03-27
影响因子：
11.1
通讯作者：
Oschkinat H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Diehl A;Roske Y;Ball L;Chowdhury A;Hiller M;Molière N;Kramer R;Stöppler D;Worth CL;Schlegel B;Leidert M;Cremer N;Erdmann N;Lopez D;Stephanowitz H;Krause E;van Rossum BJ;Schmieder P;Heinemann U;Turgay K;Akbey Ü;Oschkinat H
了解保护性细菌生物膜的形成和结构将有助于设计和确定抗菌策略。我们的实验与分泌的主要生物膜蛋白TasA的特征在体内的分子水平上的折叠蛋白转化成蛋白酶抗性生物膜稳定原纤维。这种从球状状态到纤维状结构的构象变化是迄今为止在其他生物膜形成蛋白中未见的。在这种情况下，TasA可以作为一个模型系统来研究功能性原纤维形成的球状状态。微生物形成表面附着的群落，称为生物膜，可以作为对宿主免疫反应或抗生素的保护。枯草芽孢杆菌生物膜含有TasA作为除胞外多糖之外的主要蛋白质组分。与其他细菌最初未折叠的生物膜蛋白形成鲜明对比的是，TasA是一种可溶的、稳定折叠的单体，其结构已由X射线晶体学确定。随后，我们通过NMR，EM，X-射线衍射和分析超离心（AUC）实验表征了TasA的体外不同寡聚形式。然而，通过魔角旋转（MAS）NMR对活的生物膜，一个快速的结构变化，只有一个这些形式，组成均匀和蛋白酶抗性，β-片层丰富的原纤维，在体内观察。因此，我们的特点是在分子水平上的功能原核系统的结构变化，从一个球状状态的纤维状的形式。
Understanding the formation and structure of protective bacterial biofilms will help to design and identify antimicrobial strategies. Our experiments with the secreted major biofilm protein TasA characterize on a molecular level in vivo the transition of a folded protein into protease-resistant biofilm-stabilizing fibrils. Such conformational changes from a globular state into fibrillar structures are so far not seen for other biofilm-forming proteins. In this context, TasA can serve as a model system to study functional fibril formation from a globular state. Microorganisms form surface-attached communities, termed biofilms, which can serve as protection against host immune reactions or antibiotics. Bacillus subtilis biofilms contain TasA as major proteinaceous component in addition to exopolysaccharides. In stark contrast to the initially unfolded biofilm proteins of other bacteria, TasA is a soluble, stably folded monomer, whose structure we have determined by X-ray crystallography. Subsequently, we characterized in vitro different oligomeric forms of TasA by NMR, EM, X-ray diffraction, and analytical ultracentrifugation (AUC) experiments. However, by magic-angle spinning (MAS) NMR on live biofilms, a swift structural change toward only one of these forms, consisting of homogeneous and protease-resistant, β-sheet–rich fibrils, was observed in vivo. Thereby, we characterize a structural change from a globular state to a fibrillar form in a functional prokaryotic system on the molecular level.
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