메타노사르시날레스 S층 타일 단백질

Methanosarcinales S-layer Tile Protein
메타노사르시날레스 S층 타일 단백질
식별자
기호.S층
팜PF07752
인터프로IPR006457

메타노사르시날레스 S층 타일 단백질(MSTP)은 메타노사르시날레스목의 메타노미크로비아 구성원에게서 거의 독점적으로 발견되는 단백질 패밀리이다.일반적으로 두 개의 DUF1608 도메인의 연속 반복은 단일 MSTP 단백질 사슬에 포함되어 있으며 이러한 단백질은 세포를 감싸는 보호 단백질 표면층(S-layer) 구조로 자가 조립됩니다.대부분의 고세균과 많은 박테리아에서 발견되는 S층은 해로운 세포 외 [1]물질로부터 보호하는 것을 포함한 많은 중요한 기능을 한다.

Methanosarcinales S층 검출

최초의 S층은 1950년대에[2] 박테리아에서 발견되었고, 많은 고고학에서 S층의 존재는 고고학 현미경(빛과 전자 모두) 연구를 통해 확인되었습니다.Methanosarcinales의 구성원 중 S층의 존재는 1980년대에 Methanosarcina mazei의 [3]세포 형태학을 조사하는 전자 현미경(EM) 연구에 의해 결정되었다.이와 다른 전자파 연구는 메타노사르시날레스의 세포 외피 구조가 CM 외부에 추가적인 장벽(S층)이 있는 세포질막(CM)으로 구성된다는 것을 확인했다.낮은 삼투압 조건에서 S층은 메타노콘드로이틴이라고 불리는 다당류로 광범위하게 장식되며, 세포는 다세포 집합체로 [4][5]성장하는 경향이 있다.높은 삼투압 조건에 적응하면 세포는 분해되어 메타노콘드로이틴 [5]층이 없는 단일 세포로 성장한다.

Methanosarcinales S층 단백질의 동정

이들 유기체의 S층을 구성하는 단백질의 동일성은 이후 단백질학 [6]접근법에 의해 결정되었다.M. acetivorans C2A와 M. mazei Gö1의 주요 S층 단백질은 각각 MA0829와 MM1976으로 측정되었다.MA0829 및 MM1976과 유사한 특성을 가진 추가 단백질이 이들 유기체의 세포 외피에서 [6]소량 존재하는 것으로 밝혀졌다.지금까지 조사된 모든 메타노사르시나의 게놈은 단백질을 포함한 4-10개의 평행 DUF1608을 가지고 있다.M. 아세티보란스 C2A 및 M. mazei Gö1의 주 및 부 S층 단백질은 N-말단 신호 펩타이드, DUF1608 [7]단백질군의 하나 또는 두 개의 단백질 도메인, 약 70개의 아미노산의 음전하 테더 및 C-말단 트랜스막 나선을 포함한 많은 공통 특징을 공유한다.

단백질 서열을 분석한 결과 DUF1608 단백질 패밀리의 구성원은 250-300개의 아미노산을 포함하고 있으며, [8]고고학에서만 발견되는 것으로 확인되었습니다.DUF1608 도메인은 두 개의 호염성 고세균을 제외하고 메타노사르시날레목의 메타노제닉 고세균에 [9]독점되어 있다.DUF1608은 단백질 패밀리(Pfam), pfam07752에 [7]할당되었습니다.

구조.

Methanosarcinales S-layer Tile Protein MA0829의 C-말단 DUF1608 도메인의 구조.A: 도메인 I가 빨간색, 도메인 II가 파란색, 커넥터 서브도메인이 노란색인 MA0829의 C 터미널 DUF1608 도메인.B, MA0829 CTR의 결정학적 이합체. C, 결정학적 CTR 호모디머의 트리머.분자간 계면에 결합된 결정화 용액으로부터의 구연산암모늄 배위자를 공간충전 표현으로 나타낸다.D, 삼량체 CTR 호모디머 어셈블리에서 형성된 육각형 타일.1차 모공, 비대칭 모공 및 삼량 모공이 표시됩니다.E, MSTP S층 모델의 절단 측면도(D의 표현은 뷰어에서 90° 회전).1차 모공의 위치는 화살촉으로 표시됩니다.각색원

M. 아세티보란의 주요 MSTP(MA0829)를 구성하는 2개의 탠덤 DUF1608 반복 중 하나의 구조는 X선 결정학에 [10]의해 고해상도로 측정되었다.MA0829의 C 말단 DUF1608 탠덤 반복(CTR) 구조는 DUF1608 단백질 도메인이 짧은 커넥터 서브도메인으로 연결된 구조적으로 유사한 2개의 β-샌드위치 도메인으로 구성되어 있음을 보여주었다.β-샌드위치 도메인은 구조적으로 서로 유사할 뿐만 아니라 세균, 곰팡이, 바이러스 실체를 포함한 이종종의 외피 구조와 관련된 다른 단백질과도 유사하다.

MA0829 단백질의 2개의 DUF1608 도메인 중 1개의 도메인만 결정되는 동안, (N-말단 신호 펩타이드와 C-말단 테더 및 앵커 제외) MA0829 CTR을 통해 동일한 결정 이합체를 형성하는 전장 MA0829 탠덤 DUF1608 반복 단백질의 구조를 모델링할 수 있었다.Ms. N-말단 DUF1608 도메인(79% 동일, 87% 유사) 사이의 높은 수준의 1차 아미노산 배열 식별도는 결정학적 DUF1608 도메인의 DUF1608 도메인 중 하나에 대한 N-말단 DUF1608 아미노산 배열의 호몰로지 모델링을 가능하게 하여 최초의 고해상도 모델을 제공했다. 고고학 모델S층 단백질

M. 아세티보란스 S층의 4차 구조 모델은 얻어진 두 가지 결정 형태 중 하나(Protein Data Bank 가입 번호 3U2G)[10]에서 MA0829 CTR을 육각형 격자로 채우는 것에 기초해 제안되었다.S층 시트의 최소 구성 블록은 결정학적 MA0829 CTR 이합체의 트리머입니다.삼량체의 횡방향 변환은 육각형 S층의 [11][12][13]분자 특성과 일치하는 평탄한 2차원 시트를 생성합니다.S층의 전체적인 외관은 타일 사이의 중심과 중심 사이의 간격이 최대 240 å, 높이가 최대 45 [10]å인 육각형 타일의 벌집 구조와 유사합니다.

6배 대칭축에 '1차 모공'이, 3배 [10]대칭축에 '트리머 모공'이 배치된 시트에는 3종류의 모공이 존재한다.인접한 삼량체 구성 블록 사이에 비대칭 기공이 배치되어 있다.모공의 크기는 생물과 외부 환경 간의 대사물 교환이 가능할 정도로 충분히 크다.박테리아 외부막과 같은 지질 기반 장벽의 단백질 구성 요소는 생리학적 또는 환경적 자극에 반응하여 빠르게 변경될 수 있는 반면, MSTP 단백질 서브유닛으로 구성된 S층의 큰 모공 크기는 아마도 분자 특성이 보호 장벽을 가로질러 분자의 통과를 허용하기 위해 요구될 것이다.수정이 어렵습니다.M. 아세티보란스 S층에 제안된 모델의 흥미로운 특징은 모공을 포함한 S층 표면의 압도적 음전하이다.따라서 S층은 S층을 [10]가로지르는 분자의 자유로운 통로에 상당한 크기와 전하 장벽을 제공한다.

MA0829 CTR의 두 가지 구조는 단백질 데이터 뱅크에 퇴적되었다. 3U2G는 P622 우주군에서 셀레노메티오닌 표지 단백질의 등록 코드이고, 3U2H는 C2 우주군에서 표지되지 않은 단백질 구조의 등록 코드이다.

적용들

S레이어는 많은 잠재적 생명공학 [14]응용 분야를 가지고 있다.그러한 연구를 촉진하기 위해 고해상도 MA0829 구조를 사용하는 것은 시험관 내 S층 고증을 재구성하는 데 어려움이 있기 때문에 복잡하다.

레퍼런스

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