Evolution of higher torque in Campylobacter-type bacterial flagellar motors.
Evolution of higher torque in Campylobacter-type bacterial flagellar motors.
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DOI：
10.1038/s41598-017-18115-1
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发表时间：
2018-01-08
影响因子：
4.6
通讯作者：
Beeby M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chaban B;Coleman I;Beeby M
了解分子机器的进化是我们对地球生命发展的理解的基础。一个经过充分研究的例子是细菌鞭毛马达，它旋转螺旋桨以实现细菌的运动。不同的电机产生不同的扭矩，但这种多样性是如何演变的仍然未知。为了深入了解以空肠弯曲菌电机为代表的高扭矩 ε-变形菌电机的进化，我们通过结合系统发育学、电子冷冻断层扫描和运动测定来推断祖先状态，以表征来自 Wolinella succinogenes、Arcobacter butzleri 和 Bdellovibrio bacteriovorus 的电机。在许多变形菌中观察到约 12 个定子复合体，而在 ε-变形菌中观察到约 17 个定子复合体，这表明存在“量子飞跃”进化事件。弯曲杆菌型电机在由大的蛋白质周质环支撑的更宽的附加定子复合体环中具有高定子占有率。我们提出了一种运动进化模型，其中独立的内膜和外膜结构融合形成额外定子复合体的支架。值得注意的是，内膜和外膜相关结构已经独立进化了多次，这表明这种结构的进化是容易的，并且准备好ε-变形菌将它们融合以形成高扭矩弯曲杆菌型马达。
Understanding the evolution of molecular machines underpins our understanding of the development of life on earth. A well-studied case are bacterial flagellar motors that spin helical propellers for bacterial motility. Diverse motors produce different torques, but how this diversity evolved remains unknown. To gain insights into evolution of the high-torque ε-proteobacterial motor exemplified by the Campylobacter jejuni motor, we inferred ancestral states by combining phylogenetics, electron cryotomography, and motility assays to characterize motors from Wolinella succinogenes, Arcobacter butzleri and Bdellovibrio bacteriovorus. Observation of ~12 stator complexes in many proteobacteria, yet ~17 in ε-proteobacteria suggest a “quantum leap” evolutionary event. Campylobacter-type motors have high stator occupancy in wider rings of additional stator complexes that are scaffolded by large proteinaceous periplasmic rings. We propose a model for motor evolution wherein independent inner- and outer-membrane structures fused to form a scaffold for additional stator complexes. Significantly, inner- and outer-membrane associated structures have evolved independently multiple times, suggesting that evolution of such structures is facile and poised the ε-proteobacteria to fuse them to form the high-torque Campylobacter-type motor.
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DOI：
10.1093/bioinformatics/8.3.275
发表时间：
1992-06-01
期刊：
COMPUTER APPLICATIONS IN THE BIOSCIENCES
影响因子：
--
作者：
JONES, DT;TAYLOR, WR;THORNTON, JM
通讯作者：
THORNTON, JM
影响因子：
6.7
作者：
Frirdich E;Biboy J;Adams C;Lee J;Ellermeier J;Gielda LD;Dirita VJ;Girardin SE;Vollmer W;Gaynor EC
通讯作者：
Gaynor EC
DOI：
10.1073/pnas.0509932103
发表时间：
2006-05-23
影响因子：
11.1
作者：
Reid, Stuart W.;Leake, Mark C.;Berry, Richard M.
通讯作者：
Berry, Richard M.
影响因子：
5.6
作者：
KHAN, S;DAPICE, M;REESE, TS
通讯作者：
REESE, TS
影响因子：
3
作者：
Kremer, JR;Mastronarde, DN;McIntosh, JR
通讯作者：
McIntosh, JR