Structural mechanism of phospholipids translocation by MlaFEDB complex.
Structural mechanism of phospholipids translocation by MlaFEDB complex.
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DOI：
10.1038/s41422-020-00404-6
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发表时间：
2020-12
期刊：
影响因子：
44.1
通讯作者：
Li Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chi X;Fan Q;Zhang Y;Liang K;Wan L;Zhou Q;Li Y
在革兰氏阴性菌中，磷脂是内膜和外膜的内小叶的主要成分，在形成独特的双膜屏障以排除大多数抗生素的进入方面发挥重要作用。了解内外膜之间磷脂移位的机制是围绕细菌磷脂稳态的主要挑战之一。内膜中保守的MlaFEDB复合物作为ABC转运蛋白发挥作用，以驱动磷脂在内膜和周质蛋白MlaC之间的易位。然而，磷脂易位的机制仍然是难以捉摸的。在这里，我们确定了三个cryo-EM结构的MlaFEDB从大肠杆菌在其核苷酸的自由和ATP结合的构象，并进行了广泛的功能研究，以验证和扩展我们的研究结果从结构分析。我们的工作揭示了整个MlaFEDB复合物的独特结构特征，在三个不同的腔中有六个良好分辨的磷脂，以及ATP结合后的大规模构象变化。总之，这些发现定义了MlaFEDB的结构重排周期，并表明MlaFEDB使用挤出机制通过中央易位腔提取和释放磷脂。
In Gram-negative bacteria, phospholipids are major components of the inner membrane and the inner leaflet of the outer membrane, playing an essential role in forming the unique dual-membrane barrier to exclude the entry of most antibiotics. Understanding the mechanisms of phospholipid translocation between the inner and outer membrane represents one of the major challenges surrounding bacterial phospholipid homeostasis. The conserved MlaFEDB complex in the inner membrane functions as an ABC transporter to drive the translocation of phospholipids between the inner membrane and the periplasmic protein MlaC. However, the mechanism of phospholipid translocation remains elusive. Here we determined three cryo-EM structures of MlaFEDB from Escherichia coli in its nucleotide-free and ATP-bound conformations, and performed extensive functional studies to verify and extend our findings from structural analyses. Our work reveals unique structural features of the entire MlaFEDB complex, six well-resolved phospholipids in three distinct cavities, and large-scale conformational changes upon ATP binding. Together, these findings define the cycle of structural rearrangement of MlaFEDB in action, and suggest that MlaFEDB uses an extrusion mechanism to extract and release phospholipids through the central translocation cavity.
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