Cys-scanning disulfide crosslinking and bayesian modeling probe the transmembrane signaling mechanism of the histidine kinase, PhoQ.
Cys-scanning disulfide crosslinking and bayesian modeling probe the transmembrane signaling mechanism of the histidine kinase, PhoQ.
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DOI：
10.1016/j.str.2014.04.019
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发表时间：
2014-09-02
期刊：
影响因子：
5.7
通讯作者：
DeGrado, William F.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Molnar, Kathleen S.;Bonomi, Massimiliano;Pellarin, Riccardo;Clinthorne, Graham D.;Gonzalez, Gabriel;Goldberg, Shalom D.;Goulian, Mark;Sali, Andrej;DeGrado, William F.
细菌使用双组分系统（TCS）跨膜传递信号，该系统由跨膜传感器组氨酸激酶和细胞质反应调节剂组成。在革兰氏阴性菌中，PhoPQ TCS感测阳离子和抗菌肽，但对跨膜信号传导中涉及的结构变化知之甚少。我们构建了一个模型的PhoQ信号转导使用贝叶斯推理，基于二硫键交联数据和同源晶体结构。这些数据与单一构象不相容，但与两种相互转化的结构一致。这些国家不同的膜深度的周质酸性补丁和相互位移的对角螺旋沿着二聚体界面。多组氨酸激酶的研究表明，这种重新包装可能是一种常见的模式，在传感器组氨酸激酶受体的信号转导。由于在CheA连接的化学受体中排除了类似的剪刀模型，新的证据表明传感器His激酶和CheA连接的受体具有不同的信号传导机制。
Bacteria transduce signals across the membrane using two-component systems (TCSs), consisting of a membrane-spanning sensor histidine kinase and a cytoplasmic response regulator. In Gram negative bacteria, the PhoPQ TCS senses cations and antimicrobial peptides, yet little is known about the structural changes involved in transmembrane signaling. We construct a model of PhoQ signal transduction using Bayesian inference, based on disulfide crosslinking data and homologous crystal structures. The data are incompatible with a single conformation but are instead consistent with two interconverting structures. These states differ in membrane depth of the periplasmic acidic patch and the reciprocal displacement of diagonal helices along the dimer interface. Studies of multiple histidine kinases suggest this repacking might be a common mode of signal transduction in sensor His-kinase receptors. Since a similar scissors model has been ruled out in CheA-linked chemoreceptors, the new evidence suggests that sensor His-kinase and CheA-linked receptors possess different signaling mechanisms.
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