Mechanochemical tuning of a kinesin motor essential for malaria parasite transmission.
Mechanochemical tuning of a kinesin motor essential for malaria parasite transmission.
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疟疾寄生虫传播必不可少的驱动蛋白电动机的机械化学调节。
DOI：
10.1038/s41467-022-34710-x
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发表时间：
2022-11-16
影响因子：
16.6
通讯作者：
Moores, Carolyn A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liu, Tianyang;Shilliday, Fiona;Cook, Alexander D.;Zeeshan, Mohammad;Brady, Declan;Tewari, Rita;Sutherland, Colin J.;Roberts, Anthony J.;Moores, Carolyn A.
疟原虫引起疟疾，每年杀死数十万人。基于微管的运动驱动蛋白-8B是有鞭毛的疟原虫雄配子发育所必需的，它的缺失完全阻断了疟原虫的传播。为了理解驱动蛋白-8B的基本作用的分子基础，我们表征了来自伯氏疟原虫和恶性疟原虫的驱动蛋白-8B马达结构域的体外性质。这两种马达驱动ATP依赖性微管滑动，但也催化ATP依赖性微管解聚。我们使用冷冻电子显微镜确定了这些马达的微管结合结构，其显示了非常相似的微管相互作用模式，其中微管-驱动蛋白界面处的疟原虫不同序列影响马达功能。然而，有趣的是，伯氏疟原虫驱动蛋白-8B对ATP类似物结合表现出非典型的结构响应，使得不诱导颈接头对接。然而，颈连接区是这些马达的运动性和解聚活性所必需的。这些数据表明，疟原虫驱动蛋白-8Bs的机械化学功能调整，以支持鞭毛的形成。疟原虫驱动蛋白-8B是雄配子形成所必需的，它的缺失阻断了寄生虫的传播。使用cryo-EM和TIRF，作者报告了驱动蛋白-8B运动域是如何调节以支持微管运动和解聚酶活性的。
Plasmodium species cause malaria and kill hundreds of thousands annually. The microtubule-based motor kinesin-8B is required for development of the flagellated Plasmodium male gamete, and its absence completely blocks parasite transmission. To understand the molecular basis of kinesin-8B’s essential role, we characterised the in vitro properties of kinesin-8B motor domains from P. berghei and P. falciparum. Both motors drive ATP-dependent microtubule gliding, but also catalyse ATP-dependent microtubule depolymerisation. We determined these motors’ microtubule-bound structures using cryo-electron microscopy, which showed very similar modes of microtubule interaction in which Plasmodium-distinct sequences at the microtubule-kinesin interface influence motor function. Intriguingly however, P. berghei kinesin-8B exhibits a non-canonical structural response to ATP analogue binding such that neck linker docking is not induced. Nevertheless, the neck linker region is required for motility and depolymerisation activities of these motors. These data suggest that the mechanochemistry of Plasmodium kinesin-8Bs is functionally tuned to support flagella formation. Plasmodium kinesin-8B is essential for male gamete formation and its absence blocks parasite transmission. Using cryo-EM and TIRF, the authors report how kinesin-8B motor domains are tuned to support microtubule motility and depolymerase activity.
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