RodZ modulates geometric localization of the bacterial actin MreB to regulate cell shape.
RodZ modulates geometric localization of the bacterial actin MreB to regulate cell shape.
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DOI：
10.1038/s41467-018-03633-x
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发表时间：
2018-03-29
影响因子：
16.6
通讯作者：
Huang KC
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Colavin A;Shi H;Huang KC
在杆状细菌大肠杆菌中，肌动蛋白样蛋白MreB以曲率依赖的方式定位，并在空间上协调细胞壁插入以维持细胞形状，尽管细胞宽度调节的分子机制尚不清楚。在这里，我们证明了膜蛋白RodZ调节MreB的生物物理特性并改变大肠杆菌细胞壁生长的空间组织。MreB和RodZ的相对表达量随生长速率和细胞宽度的变化而变化，RodZ以浓度依赖的方式系统地改变了MreB基于曲率的定位和细胞宽度。我们发现MreB突变体在分子动力学模拟中改变了MreB细丝的弯曲特性，类似于RodZ结合，并表明这些突变体在单独缺乏RodZ或与野生型MreB结合时恢复了棒状形状。因此，大肠杆菌可以通过差异调节RodZ和MreB来改变细胞壁插入的模式，从而控制其形状和尺寸，突出了细胞骨架分子生物物理学的丰富调控景观。膜蛋白RodZ与肌动蛋白样蛋白MreB相互作用，后者协调细胞壁插入以维持大肠杆菌细胞的典型棒状形状。在这里，作者提供的证据表明，RodZ调节MreB的生物物理性质和改变细胞壁生长的空间组织。
In the rod-shaped bacterium Escherichia coli, the actin-like protein MreB localizes in a curvature-dependent manner and spatially coordinates cell-wall insertion to maintain cell shape, although the molecular mechanism by which cell width is regulated remains unknown. Here we demonstrate that the membrane protein RodZ regulates the biophysical properties of MreB and alters the spatial organization of E. coli cell-wall growth. The relative expression levels of MreB and RodZ change in a manner commensurate with variations in growth rate and cell width, and RodZ systematically alters the curvature-based localization of MreB and cell width in a concentration-dependent manner. We identify MreB mutants that alter the bending properties of MreB filaments in molecular dynamics simulations similar to RodZ binding, and show that these mutants rescue rod-like shape in the absence of RodZ alone or in combination with wild-type MreB. Thus, E. coli can control its shape and dimensions by differentially regulating RodZ and MreB to alter the patterning of cell-wall insertion, highlighting the rich regulatory landscape of cytoskeletal molecular biophysics. Membrane protein RodZ interacts with the actin-like protein MreB, which coordinates cell-wall insertion to maintain the typical rod-like shape of E. coli cells. Here, the authors provide evidence that RodZ modulates the biophysical properties of MreB and alters the spatial organization of cell-wall growth.
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