Toxin import through the antibiotic efflux channel TolC.
Toxin import through the antibiotic efflux channel TolC.
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毒素通过抗生素外排通道TolC输入。
DOI：
10.1038/s41467-021-24930-y
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发表时间：
2021-07-30
影响因子：
16.6
通讯作者：
Kleanthous C
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Housden NG;Webby MN;Lowe ED;El-Baba TJ;Kaminska R;Redfield C;Robinson CV;Kleanthous C
在细菌间竞争过程中，细菌经常分泌可扩散的蛋白质毒素（细菌素）来杀死旁观者细胞。在这里，我们使用生物化学，生物物理和结构分析来显示细菌素如何利用TolC，革兰氏阴性细菌中的一个主要外膜抗生素外排通道，将其自身运输穿过靶细胞的外膜。克雷伯菌素C（KlebC）是由肺炎克雷伯氏菌产生的rRNase毒素，其结合相关物种的TolC（K.类肺炎杆菌）通过细菌素中常见的N-末端细长螺旋发夹结构域以高亲和力连接。KlebC螺旋发夹像弹簧刀一样打开以结合TolC。在3.1 μ m分辨率下，这种部分易位状态的冷冻-EM结构揭示了KlebC沿着沿着TolC通道的长度缔合。此后，KlebC的非结构化的N-末端突出超出TolC虹膜，呈现TonB盒序列的周质。与内膜中的质子动力相关的TonB的缔合驱动毒素通过通道输入。最后，我们证明了KlebC与TolC的结合阻断了细菌的药物外排。我们的研究结果表明，TolC，除了其已知的作用，在抗生素输出，可以作为细菌素的蛋白质进口通道。细菌可以分泌可扩散的蛋白质毒素，杀死竞争细菌。在这里，作者使用生物化学，生物物理和结构分析来展示这些毒素之一如何利用TolC（一种主要的抗生素外排通道）将自身运输穿过靶细胞的外膜。
Bacteria often secrete diffusible protein toxins (bacteriocins) to kill bystander cells during interbacterial competition. Here, we use biochemical, biophysical and structural analyses to show how a bacteriocin exploits TolC, a major outer-membrane antibiotic efflux channel in Gram-negative bacteria, to transport itself across the outer membrane of target cells. Klebicin C (KlebC), a rRNase toxin produced by Klebsiella pneumoniae, binds TolC of a related species (K. quasipneumoniae) with high affinity through an N-terminal, elongated helical hairpin domain common amongst bacteriocins. The KlebC helical hairpin opens like a switchblade to bind TolC. A cryo-EM structure of this partially translocated state, at 3.1 Å resolution, reveals that KlebC associates along the length of the TolC channel. Thereafter, the unstructured N-terminus of KlebC protrudes beyond the TolC iris, presenting a TonB-box sequence to the periplasm. Association with proton-motive force-linked TonB in the inner membrane drives toxin import through the channel. Finally, we demonstrate that KlebC binding to TolC blocks drug efflux from bacteria. Our results indicate that TolC, in addition to its known role in antibiotic export, can function as a protein import channel for bacteriocins. Bacteria can secrete diffusible protein toxins that kill competing bacteria. Here, the authors use biochemical, biophysical and structural analyses to show how one of these toxins exploits TolC (a major antibiotic efflux channel) to transport itself across the outer membrane of target cells.
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DOI：
10.1107/s2059798318009324
发表时间：
2018-09-01
期刊：
Acta crystallographica. Section D, Structural biology
影响因子：
--
作者：
Afonine PV;Klaholz BP;Moriarty NW;Poon BK;Sobolev OV;Terwilliger TC;Adams PD;Urzhumtsev A
通讯作者：
Urzhumtsev A
DOI：
10.1107/s0907444904019158
发表时间：
2004-12-01
影响因子：
2.2
作者：
Emsley, P;Cowtan, K
通讯作者：
Cowtan, K
影响因子：
6.4
作者：
Behrens, Hannah M.;Lowe, Edward D.;Kleanthous, Colin
通讯作者：
Kleanthous, Colin
影响因子：
14.8
作者：
Hernandez, Helena;Robinson, Carol V.
通讯作者：
Robinson, Carol V.
影响因子：
--
作者：
Caesar J;Reboul CF;Machello C;Kiesewetter S;Tang ML;Deme JC;Johnson S;Elmlund D;Lea SM;Elmlund H
通讯作者：
Elmlund H