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W I S S EN S CH AFT · JOU R N AL C LUB
Energie-getriebener Transport durch die äußere Membran von Escherichia coli ÿ Neue Anti-Gram-negative Leitstruktur mit dualem Wirkmechanismus ÿ Sulfatierte Zeckenspucke hilft bei Entzündungen ÿ
Volkmar Braun
Heike BrötzOesterhelt
Jonathan Wolf Mueller
Khadija Aichane
DOI: 10.1007/s12268-020-1461-8 © Springer-Verlag GmbH 2020
Energie-getriebener Transport durch die äußere Membran von Escherichia coli Substrate werden durch die äußere Membran (OM) Gram-negativer Bakterien über Diffusion, erleichterte Diffusion oder aktiven Transport aufgenommen. Da die OM kein Membranpotenzial und keine energiereichen Substrate enthält, bedarf es für den aktiven Transport eines besonderen Mechanismus der Energiebereitstellung. Tomasz Pienko und Joanna Trylska (PLoS Comput Biol, https:doi.org/10.1371/ journa.pcbi.1008024) untersuchten einen aktiven Transporter mit biophysikalischen Verfahren (conventional molecular dynamics simulation, steered molecular dynamics (SMD), umbrella sampling, Gaussian force-simulated annealing). ó Vitamin B12 (B12) bindet an das BtuB-Rezeptorprotein, das eine Fass-artige Struktur (β-barrel) einnimmt, die innen einen Kanal bildet, der durch eine globuläre Domäne verschlossen ist. Um die Translokation von B12 durch BtuB zu bestimmen, bauten sie BtuB in eine asymmetrische heterogene Lipiddoppelschichtmembran ein, die die OM simulieren soll. B12 bindet zunächst an die zehn extrazellulären Schleifen. In den SMD-Experimenten
folgt B12 nicht der globulären Domäne in Richtung Periplasma, sondern wird von den extrazellulären Schleifen festgehalten. Erst beim Anlegen einer Kraft von 20 kcal/mol/Å wird B12 freigesetzt, wobei die globuläre Domäne sich um 175 Å dehnt. Während der ersten 0–24 Å Domänenbewegung rotiert B12 um die BtuB-Hauptachse, sodass der Corrinring parallel zur Achse orientiert ist. Die Messung der Schleifenbewegungen unterscheidet fünf Strukturvarianten: ohne gebundenes B12/ Domäne gefaltet, gebundenes B12/ Domäne gefaltet, gebundenes B12/ Domäne entfaltet, partiell transportiertes B12/ Domäne entfaltet, völlig transportiertes B12/ Domäne entfaltet. BtuB ohne Beladung mit B12 steht im Gleichgewicht zwischen offener und geschlossener Form. Zu Beginn des Transports sind die Konformationen der Schleifen auf die Bindung von B 12 optimiert. Während der Bewegung der Domäne wird die offene Schleifenform bevorzugt, die sich über der B12-Bindestelle schließt. Die partielle Entfaltung der Domäne dient dazu, während des Transports die Schließung der Schleifen zu initiieren. Dies zeigt eine hohe Strukturdynamik des BtuB-Transporters
mit massiven Änderungen während des Transports. Y Die Arbeit untersucht die Strukturänderungen, die sich in BtuB bei der Bindung von B12 und während des Transports von B12 durch BtuB abspielen. Es werden nicht die Strukturänderungen in BtuB als Reaktion auf das elektrochemische Potenzial der Cytoplasmamembran bestimmt, das in vivo die BtuB-Pore öffnet. BtuB ist über den N-Terminus im Periplasma an TonB gekoppelt. TonB bildet zusammen mi
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