Вся информация поисковиков интернета

Реклама
Перевод ресурсов PDB и PubMed, тема: белок resA Bacillus subtilis и аналогии.
http://subtiliswiki.net/wiki/index.php/ccdA
http://subtiliswiki.net/wiki/index.php/bdbD:Gene
http://subtiliswiki.net/wiki/index.php/bdbD:Gene_Product(s)
http://subtiliswiki.net/wiki/index.php/resA:On_One_Page
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12637552
J Biol Chem. 2003 May 16;278(20):17852-8. Epub 2003 Mar 7.
Bacillus subtilis ResA is a thiol-disulfide oxidoreductase involved in cytochrome c synthesis.
Bacillus subtilis ResA является тиол-дисульфид оксидоредуктазой, включенной в синтез
цитохрома с.
Erlendsson LS, Acheson RM, Hederstedt L, Le Brun NE.
SourceDepartment of Cell and Organism Biology, Lund University, Sölvegatan 35, SE-22362 Lund, Sweden.
Abstract
Covalent attachment of heme to apocytochromes c in bacteria occurs on the outside of the cytoplasmic
membrane and requires two reduced cysteinyls at the heme binding site. A constructed ResA-deficient Bacillus
subtilis strain was found to lack c-type cytochromes. Cytochrome c synthesis was restored in the mutant by: (i)
in trans expression of resA; (ii) deficiency in BdbD, a thiol-disulfide oxidoreductase that catalyzes formation of
an intramolecular disulfide bond in apocytochrome c after transfer of the polypeptide across the cytoplasmic
membrane; or (iii) by addition of the reductant dithiothreitol to the growth medium. In vivo studies of ResA
showed that it is membrane-associated with its thioredoxin-like domain on the outside of the cytoplasmic
membrane. Analysis of a soluble form of the protein revealed two redox reactive cysteine residues with a
midpoint potential of about -340 mV at pH 7. We conclude that ResA, probably together with another thioldisulfide oxidoreductase, CcdA, is required for the reduction of the cysteinyls in the heme binding site of
apocytochrome c.
Статья:
Bacillus subtilis ResA – тиол-дисульфид оксидоредуктаза, включенная в синтез цитохрома с.
Краткое содержание
Ковалентное присоединение гема к апоцитохрому с в бактерии происходит на внешней стороне
цитоплазматической мембраны и требует присутствие двух восстановленных цистеин(ил)ов в сайте
связывания гема. Инженерный (сконструированный) штамм Bacillus subtilis, лишенный гена ResA,
содержал пониженное количество цитохрома с-типа. (В штаммах Bacillus subtilis, искусственно лишенных
гена ResA наблюдалось пониженное содержание цитохрома с.) Синтез цитохрома с в мутантах
восстанавливался следующими способами:
1. транс-экспрессией белка resA
2. нарушением BdbD, тиол-дисульфид оксидоредуктаза, которая катализирует формирование
внутримолекулярной дисульфидной связи в апоцитохроме с после переноса (транспорта) полипептида
через цитоплазматическую мембрану или
3. добавление восстановителя дитиотреитола в питательный субстрат.
In vivo изучение ResA показало, что он ассоциирован с мембраной, с её тиоредоксин-связывающим
доменом на внешней стороне цитоплазматической мембраны. Анализ растворимой формы белка выявил
два реагирующих цистеиновых остатка со средним потенциалом около -340 мВ при pH 7. Мы пришли к
выводу, что ResA, возможно, вместе с другой тиол-дисульфид оксидоредуктазой CcdA, необходим для
восстановления цистеин(ил)ов в гем-связывающем сайте апоцитохрома с.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC134848/ - статья о цитохроме с и генах тиол-оксидоредуктаз.
2002, American Society for Microbiology.
Mutations in the Thiol-Disulfide Oxidoreductases BdbC and BdbD Can Suppress
Cytochrome c Deficiency of CcdA-Defective Bacillus subtilis Cells
Мутации в тиол-дисульфид оксидоредуктазах BdbC и BdbD может предотвратить дефицит
цитохрома с в CcdA-лишенных клетках Bacillus subtilis
Lýđur S. Erlendsson and Lars Hederstedt*
Abstract
Cytochromes of the c type in the gram-positive bacterium Bacillus subtilis are all membrane anchored, with
their heme domains exposed on the outer side of the cytoplasmic membrane. They are distinguished from other
cytochromes by having heme covalently attached by two thioether bonds. The cysteinyls in the heme-binding
site (CXXCH) in apocytochrome c must be reduced in order for the covalent attachment of the heme to occur. It
has been proposed that CcdA, a membrane protein, transfers reducing equivalents from thioredoxin in the
cytoplasm to proteins on the outer side of the cytoplasmic membrane. Strains deficient in the CcdA protein are
defective in cytochrome c and spore synthesis. We have discovered that mutations in the bdbC and bdbD genes
can suppress the defects caused by lack of CcdA. BdbC and BdbD are thiol-disulfide oxidoreductases. Our
experimental findings indicate that these B. subtilis proteins functionally correspond to the wellcharacterized Escherichia coli DsbB and DsbA proteins, which catalyze the formation of disulfide bonds in
proteins in the periplasmic space.
Мутации в Тиол-Дисульфид Оксидоредуктазах BdbC и BdbD могут предотватить нехватку
цитохрома с в CcdA-лишенных клетках Baccillus subtilis.
Краткое содержание
Цитохромы типа с грам-положительной бактерии Bacillus subtilis - все закреплены в мембране и имеют
гем-домены, доступные на внешней стороне цитоплазматической мембраны. Они отличаются от других
цитохромов тем, что имеют гем, ковалентно связанный двумя тиоэфирными связями. Цистеин(ил)ы в гемсвязывающем учатстке (CXXCH) в апоцитохроме с должны быть восстановлены для того, чтобы
произошло ковалентное присоединение гема. Предполагалось, что CcdA, мембранный белок, переносит
восстановительные эквиваленты от тиоредоксина в цитоплазме к протеинам на внешней стороне
цитоплазматической мембраны. Штаммы, дефектные по CcdA-белку, также дефектны по цитохрому с и
синтезу спор. Мы выявили, что мутации в bdbC и bdbD генах могут исправить дефекты, вызванные
недостатком CcdA. BdbC и BdbD являются тиол-дисульфид оксидоредуктазами. Наши экспериментамльные
исследования показали, что эти B. subtilis белки функционально соответсвуют подробно описанным DsbB
и DsbA белкам Escherichia coli ., которые катализируют формирование дисульфидной связи в белках
периплазматического пространства.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18422485
Biochem J. 2008 Aug 15;414(1):81-91.
Effects of substitutions in the CXXC active-site motif of the extracytoplasmic thioredoxin ResA.
Lewin A, Crow A, Hodson CT, Hederstedt L, Le Brun NE.
SourceCentre for Molecular and Structural Biochemistry, School of Chemical Sciences and Pharmacy, University
of East Anglia, Norwich NR4 7TJ, UK.
Abstract
The thiol-disulfide oxidoreductase ResA from Bacillus subtilis fulfils a reductive role in cytochrome c maturation.
The pK(a) values for the CEPC (one-letter code) active-site cysteine residues of ResA are unusual for
thioredoxin-like proteins in that they are both high (>8) and within 0.5 unit of each other. To determine the
contribution of the inter-cysteine dipeptide of ResA to its redox and acid-base properties, three variants (CPPC,
CEHC and CPHC) were generated representing a stepwise conversion into the active-site sequence of the highpotential DsbA protein from Escherichia coli. The substitutions resulted in large decreases in the pK(a) values of
both the active-site cysteine residues: in CPHC (DsbA-type) ResA, DeltapK(a) values of -2.5 were measured for
both cysteine residues. Increases in midpoint reduction potentials were also observed, although these were
comparatively small: CPHC (DsbA-type) ResA exhibited an increase of +40 mV compared with the wild-type
protein. Unfolding studies revealed that, despite the observed differences in the properties of the reduced
proteins, changes in stability were largely confined to the oxidized state. High-resolution structures of two of
the variants (CEHC and CPHC ResA) in their reduced states were determined and are discussed in terms of the
observed changes in properties. Finally, the in vivo functional properties of CEHC ResA are shown to be
significantly affected compared with those of the wild-type protein.
Статья:
Эффекты замещения в CXXC последовательности активного центра экстраплазматического
(внеплазматического) тиоредоксина ResA.
Краткое содержание
Тиол-дисульфид оксидоредуктаза ResA Bacillus subtilis принимает участие в формировании цитохрома с.
Значения констант pK(a) (константы диссоциации кислоты) для CEPC (в однобуквенной кодировке)
цистеинововых остатков активного центра ResA необычны для тиоредоксин-подобных () белков, где они
обе высокие (>8) и отличаются на 0.5 единиц. Для определения вклада (роли) меж-цистеиновых
дипептидов ResA в его восстановительные и кислотно-щелочные свойства, были сконструированы три
варианта последовательности(CPPC, CEHC и CPHC), что отражало (представляло) поэтапную
трансформацию (преобразование, конверсию) внутри последовательности активного центра (сайта)
высокопотенциального (с большими значениями потенциала) DsbA белка из Escherichia coli. Подстановки
вызывали сильное понижение значений констант pK(a) обоих активных центров цистеиновых остатков: в
CPHC (типа DsbA) ResA значения DeltapK(a) были -2.5 для обоих цистеиновых остатков. Также были
зарегистрированы увеличения средних восстановительных потенциалов, хотя они были сравнительно
маленькими: CPHC (типа DsbA) ResA демонстрировал повышение +40 mV по сравнению с естественной
формой белка. Исследования раскручивания белковой цепи показало, что несмотря на наблюдаемые
различия в свойствах восстановленных белков, изменения стабильности были в значительной мере
ограничены для окисленного состояния. Для двух восстановленных вариантов (CEHC and CPHC ResA)
были определены структуры в высоком разрешении. И, наконец, показано, что функциональные свойства
in vivo CEHC ResA значительно измененны по сравнению с диким типом белка.
http://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=1ST9
Crystal Structure of a Soluble Domain of ResA in the Oxidised Form 1ST9
Reduced structure of the soluble domain of ResA 1SU9
Post-translational maturation of cytochromes c involves the covalent attachment of heme to the Cys-Xxx-XxxCys-His motif of the apo-cytochrome. For this process, the two cysteines of the motif must be in the reduced
state. In bacteria, this is achieved by dedicated, membrane-bound thiol-disulfide oxidoreductases with a high
reducing power, which are essential components of cytochrome c maturation systems and are also linked to
cellular disulfide-bond formation machineries. Here we report high-resolution structures of oxidized and reduced
states of a soluble, functional domain of one such oxidoreductase, ResA, from Bacillus subtilis. The structures
elucidate the structural basis of the protein's high reducing power and reveal the largest redox-coupled
conformational changes observed to date in any thioredoxin-like protein. These redox-coupled changes alter the
protein surface and illustrate how the redox state of ResA predetermines to which substrate it binds.
Furthermore, a polar cavity, present only in the reduced state, may confer specificity to recognize apocytochrome c. The described features of ResA are likely to be general for bacterial cytochrome c maturation
systems.
Кристаллическая структура растворимого (гидрофильного) домена ResA в окисленной форме 1ST9
Восстановленный участок структуры растворимого (гидрофильного) участка ResA – 1SU9
Пост-трансляционное созревание (модификация) цитохрома с включает ковалентное соединение гема к
Cys-Xxx-Xxx-Cys-His (CXXCH в однобуквенной кодировке) консервативной последовательности
апоцитохрома. Для этого процесса, два цистеина из этой последовательности должны находиться в
восстановленном состоянии. В бактериях восстановление цистеинов производится специализированными,
связанными с мембраной тиол-дисульфид оксидоредуктазами с большой восстанавливающей
способностью. Тиол-дисульфид оксидоредуктазы являются необходимыми компонентами систем
созревания цитохрома с, а также связаны с клеточными механизмами формирования дисульфидных
связей. В статье мы предоставляем структуры (в высоком разрешении) оксиленной и восстановленной
формы растворимого (гидрофильного) функционального домена одной из таких редуктаз, ResA, из Bacillus
subtilis. Эти структуры позволяют понять структурную основу высокой восстановительной способности
белка, а также показывают самые большие конформационные изменения (сопутствующие процессам
окисления-восстановления) из всех, наблюдаемых к сегодняшнему моменту в тиоредоксин-подобных
белках. Эти изменения, сопутствующие окислительно-восстановительным процессам, изменяют
поверхность белка и иллюстрируют, как окисленное или восстановленное состояние ResA предопределяет
сродство к определенному субстрату. Более того, полярные кластеры, представленные только в
восстановленном состоянии, могут обуславливать специфичность к узнаванию цитохрома с. Возможно,
описанные особенности ResA являются главными для систем созревания бактериального цитохрома с.
. J Bacteriol. 2008 Jul;190(13):4697-705. Epub 2008 May 2.
The active-site cysteinyls and hydrophobic cavity residues of ResA are important for cytochrome c
maturation in Bacillus subtilis.
Цистеин(ил)ы активного центра и остатки гидрофобных кластеров белка ResA важны для
созревания цитохрома с в Bacillus subtilis.
Hodson CT, Lewin A, Hederstedt L, Le Brun NE.
SourceCentre for Molecular and Structural Biochemistry, School of Chemical Sciences and Pharmacy, University
of East Anglia, Norwich NR4 7TJ, United Kingdon.
Abstract
ResA is an extracytoplasmic membrane-bound thiol-disulfide oxidoreductase required for cytochrome c
maturation in Bacillus subtilis. Previous biochemical and structural studies have revealed that the active-site
cysteinyls cycle between oxidized and reduced states with a low reduction potential and that, upon reduction, a
hydrophobic cavity forms close to the active site.
Here we report in vivo studies of ResA-deficient B. subtilis complemented with a series of ResA variants. Using
a range of methods to analyze the cellular cytochrome c content, we demonstrated (i) that the N-terminal
transmembrane segment of ResA serves principally to anchor the protein to the cytoplasmic membrane but also
plays a role in mediating the activity of the protein; (ii) that the active-site cysteines are important for
cytochrome c maturation activity; (iii) that Pro141, which forms part of the hydrophobic cavity and which
adopts a cis conformation, plays an important role in protein stability; (iv) that Glu80, which lies at the base of
the hydrophobic cavity, is important for cytochrome c maturation activity; and, finally, (v) that Pro141 and
Glu80 ResA mutant variants promote selective maturation of low levels of one c-type cytochrome, subunit II of
the cytochrome c oxidase caa(3), indicating that this apocytochrome is distinct from the other three
endogenous c-type cytochromes of B. subtilis.
Цистеин(ил)ы активного центра и остатки гидрофобных кластеров белка ResA важны для
созревания цитохрома с в Bacillus subtilis.
ResA является экстраплазматической, связанной с мембраной тиол-дисульфид оксидоредуктазой,
необходимой для созревания цитохрома с в Bacillus subtilis. Предшествующие биохимические и
структурные исследования показали, что активный центр цистен(ил)ов проходит циклический процесс
между окисленным и восстановленным состоянием с низким восстановительным потенциалом и он, в
состоянии (?) восстановления, гидрофобный кластер формируется близко к активному центру.
В статье мы репортируем исследования B. Subtilis, лишенных ResA, в культуре in vivo, дополненные
исследованиями различных вариантов ResA. Используя ряд методов для анализа внутриклеточного
содердания цитохрома с, мы продемонстрировали:
1. N-концевой трансмембранный сегмент ResA служит главным образом для закрепления белка в
цитоплазматической мембране. Помимо этого он играет роль в регуляции (?) активности белка.
2. Цистеины активного центра важны (?) для участия в созревании цитохрома с
3. Pro141, который формирует часть гидрофобного кластера, который принимает цис-конформацию,
играет важную роль в стабильности белка
4. Glu80, который лежит в основании гидрофобного кластера, важен для участия в созревании цитохрома
с
5. Pro141 и Glu80 мутантного варианта белка ResA провоцируют (стимулируют) селективное созревание
(?) низких уровней одного цитохрома с-типа, II подгруппы цитохром с оксидазы саа. Это указывает, что
этот апоцитохром отличен от других трех эндогенных цитохромов с B. subtilis.
Structural properties of B. subtilis ResA. (A) Cartoon representation of ResA in the cytoplasmic membrane. The
plus and minus signs indicate the outside and cytoplasmic side of the membrane, respectively, and N and C
indicate the amino and carboxy termini of the protein, respectively. (B) Active-site and hydrophobic cavity
regions of ResA. The images were generated using Pymol and pdb file 1SU9. (C) Comparison of the amino acid
residue sequences of the N-terminal anchors of ResA and CccA.
Структурные свойства белка ResA B. Subtilis. (А) Изображение ResA в цитоплазматической мембране.
Знаки «+» и «-» обозначают внешнюю и цитоплазматическую (внутреннюю) часть мембраны,
соответственно; N и C обозначают N- и C-концы последовательности , соответственно. (В) Участки
активного центра и гидрофобного кластера ResA. Картинки созданы с помощью Pymol и pdb файла 1SU9.
(С) Сопоставление аминоксилотной последовательности N-концевого «якоря» ResA и CccA.
J Biol Chem. 2009 Apr 10;284(15):10056-66. Epub 2009 Jan 13.
Structure and functional properties of Bacillus subtilis endospore biogenesis factor StoA.
Crow A, Liu Y, Möller MC, Le Brun NE, Hederstedt L.
SourceCentre for Molecular and Structural Biochemistry, School of Chemical Sciences and Pharmacy, University
of East Anglia, Norwich NR4 7TJ, United Kingdom.
Структурные и функциональные свойства фактора эндоспорического биогенеза StoA Bacillus
subtilis.
Abstract
Bacillus subtilis StoA is an extracytoplasmic thiol-disulfide oxidoreductase (TDOR) important for the synthesis of
the endospore peptidoglycan cortex protective layer. Here we demonstrate that StoA is membrane-associated
in B. subtilis and report the crystal structure of the soluble protein lacking its membrane anchor. This showed
that StoA adopts a thioredoxin-like fold with N-terminal and internal additions that are characteristic of
extracytoplasmic TDORs. The CXXC active site of the crystallized protein was found to be in a mixture of
oxidized and reduced states, illustrating that there is little conformational variation between redox states.
The midpoint reduction potential was determined as -248 mV versus normal hydrogen electrode at pH 7
consistent with StoA fulfilling a reductive role in endospore biogenesis. pK(a) values of the active site cysteines,
Cys-65 and Cys-68, were determined to be 5.5 and 7.8. Although Cys-68 is buried within the structure, both
cysteines were found to be accessible to cysteine-specific alkylating reagents. In vivo studies of site-directed
variants of StoA revealed that the active site cysteines are functionally important, as is Glu-71, which lies close
to the active site and is conserved in many reducing extracytoplasmic TDORs. The structure and biophysical
properties of StoA are very similar to those of ResA, a B. subtilis extracytoplasmic TDOR involved in cytochrome
c maturation, raising important general questions about how these similar but non-redundant proteins achieve
specificity. A detailed comparison of the two proteins demonstrates that relatively subtle differences, largely
located around the active sites of the proteins, are sufficient to confer specificity.
Структурные и функциональные свойства фактора эндоспорического биогенеза StoA Bacillus
subtilis.
Bacillus subtilis StoA – внецитоплазматическая (внецитоплазматиеская) тиол-дисульфид оксидоредуктаза
(TDOR), важная для синтеза пептидогликанового наружного защитного слоя эндоспоры. В статье мы
демонстрируем, что StoA является ассоциированным с мембраной в B. Subtilis, и описываем
кристаллическую структуру растворимого (гидрофильного) белка, лишенного мембранного фиксатора. Это
демонстрирует, что StoA принимает тиоредоксин-сходное сворачивание с N-концевыми и внутренними
(внутрицепочечными) дополнениями (вставками), которые характеризуют экстрацитоплазматические
(внецитоплазматические) TDOR. CXXC активный центр кристизованного белка оказался смесью
оксиленных и восстановленных состояний, что доказывало небольшое конформационное различие между
окисленной и восстановленной формой.
Средние восстановительные потенциалы оказались -248 mV по отношению к обычному водородному
электроду при pH 7, что согласуется с StoA, выполняющим восстановительную функцию прибиогенезе
эндоспор. Значения константы диссоциации кислоты pK(a) активного центра цистеинов, Cys-65 и Cys-68,
определены как 5.5 и 7.8. Хотя Cys-68 перекрыт структурами белка, оба цистеина оказались доступными
для цистеин-специфичных алкилирующих реагентов. In vivo исследования сайт-специфичных вариантов
StoA выявили, что цистеины активного центра функционально значимы, как и Glu-71, который лежит
близко к активному центру и сохраняется во многих восстанавливающих TDOR. Структура и
биофизические свойства StoA очень похожи на таковые у ResA, внецитоплазматическую TDOR B. Subtilis,
включенную в созревание цитохрома с. Это поднимает важный общий вопрос: как эти схожие, но
неизбыточные белки являются специфичными. Детальное сравнение двух белков показывает, что
сравнительно небольшие различия, в большой мере локализующиеся вокруг активного центра белка,
достаточны для появления специфичности.
The active site of StoA in oxidized and reduced states. A, electron density (contoured at 1.2 σ) of the active site
CPPC motif of StoA reveals a mixture of oxidized and reduced states. B and C, separated representations of the
active site region in oxidized and reduced states, respectively. Intercysteine sulfur distances are indicated (in
Å).
Активный центр StoA в окисленном и восстановленном состоянии. А, электронная плотность (контур 1.2 σ)
активного центра CPPC последовательности StoA оказывается сочетанием окисленной и восстановленной
форм. В и С, разделенные изображения участка активного центра в окисленном и восстановленном
состояниях, соответственно. Показано расстояние (в Å) между атомами серы цистеинов.
Скачать