Structural Analysis of Vibrio cholerae Virulence Gene Regulatory Proteins

霍乱弧菌毒力基因调控蛋白的结构分析

基本信息

  • 批准号:
    7737871
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 38.82万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2006-12-15 至 2011-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Vibrio cholerae causes the fatal epidemic diarrhea! disease cholera. The expression of its primary virulence factors, toxin-coregulated pilus and cholera toxin, occurs via a transcriptional cascade involving several activator proteins and serves as a paradigm for the regulation of bacterial virulence. AphA and AphB initiate the expression of the cascade by a novel interaction at the tcpPH promoter. AphA is a member of a new regulator family and AphB is a LysR-type activator, one of the largest transcriptional regulatory families. Once expressed, cooperation between TcpP/TcpH and the homologous transmembrane activators ToxR/ToxS activates the toxT promoter. ToxT, an AraC-type regulator, then directly activates the promoters of the primary virulence factors. Transcriptional activation at these various promoters occurs only in response to certain environmental stimuli. One such stimulus, cell density, influences the virulence cascade through the quorum sensing system regulator HapR which represses the expression of the aphA promoter. The long term goals of this proposal are to understand the molecular basis of virulence gene regulation so as to facilitate the development of better strategies to prevent and cure bacterial diseases. Achieving these goals requires an understanding of how the specific regulatory proteins function at their cognate promoters to control gene expression and, ultimately, how they are influenced by environmental stimuli. Through a collaborative effort of laboratories with expertise in structural biology, virulence gene regulation and pathogenesis, we have obtained the crystal structure of AphA at 2.2 A resolution. Its structure reveals the presence of a winged-helix DMA binding domain and a topologically unique dimerization domain. Aim 1 focuses on obtaining high resolution structures of (1) AphA with its cognate binding site, (2) AphB alone and in the presence of its cognate binding site, and (3) AphA and AphB together in a ternary complex with DNA. In addition, specific structural predictions will be tested using site-directed mutagenesis. Aims 2 and 3 focus on obtaining high resolution structures of ToxT and HapR in the absence and presence of their binding sites and mutagenesis will also be carried out to test structural predictions. This proposed work will significantly increase our understanding of how these proteins regulate virulence gene expression in order to facilitate efforts to identify new molecules that interfere with their functions and which may serve as novel antivirulence drugs.
弧菌霍乱会导致致命的流行腹泻!疾病霍乱。其主要毒力的表达 因素,毒素调节的菌毛和霍乱毒素是通过涉及几个的转录级联而发生的 激活蛋白并用作调节细菌毒力的范例。 APHA和APHB发起 TCPPH启动子上新型相互作用的级联反应表达。 Apha是新的成员 调节剂家族和APHB是LYSR型激活剂,是最大的转录调节家庭之一。 一旦表达,TCPP/TCPH与同源跨膜激活剂之间的合作 TOXR/TOXS激活TOXT启动子。 TOXT,ARAC型调节器,然后直接激活启动子 主要的毒力因子。这些不同启动子的转录激活仅发生在 对某些环境刺激的反应。一种这样的刺激,细胞密度会影响毒力级联 通过群体传感系统调节器HAPR抑制APHA启动子的表达。 该提案的长期目标是了解毒力基因调节的分子基础,以便 促进制定更好的预防和治愈细菌疾病的策略。实现这些 目标需要了解特定的调节蛋白如何在其同源启动子中起作用 控制基因表达,并最终如何受环境刺激的影响。通过一个 实验室与结构生物学,毒力基因调节和 发病机理,我们在2.2 A分辨率下获得了APHA的晶体结构。它的结构揭示了 有翼螺旋DMA结合结构域和拓扑独特的二聚体结构域的存在。目标1 专注于获得(1)APHA的高分辨率结构,其同源结合位点,(2)APHB和 在其同源结合位点的存在下,以及(3)APHA和APHB一起在带有DNA的三元复合物中。 此外,将使用定向诱变测试特定的结构预测。目标2和3焦点 在不存在和存在结合位点的情况下,获得TOXT和HAPR的高分辨率结构 还将进行诱变以测试结构预测。这项建议的工作将大大 提高我们对这些蛋白如何调节毒力基因表达的理解以促进 努力识别干扰其功能的新分子,并且可以作为新颖 抗电力药物。

项目成果

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