BtuB 톤B | 아치와이어그룹(주)

Nature Communications 14권, 기사 번호: 4714(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

비타민 B12(코발라민)는 대부분의 인간 장내 미생물에 필요하며, 이들 중 다수는 이 비타민을 얻기 위해 청소에 의존합니다. 장내 박테리아 밀도가 극도로 높기 때문에 이 핵심 미량 영양소에 대한 경쟁이 치열합니다. Enterobacteria와 대조적으로, 지배적인 속의 Bacteroides의 구성원은 종종 표면에 노출된 B12 결합 지단백질의 보존된 배열과 함께 여러 BtuB 비타민 B12 외부 막 수송체를 암호화합니다. 여기에서 우리는 Bacteroides thetaiotaomicron의 BtuB 수송체가 표면에 노출된 BtuG 지단백질 뚜껑을 가진 안정적인 페달 빈형 복합체를 형성하고 B12와 높은 친화력을 결합한다는 것을 보여줍니다. B12 포획 후 BtuG 덮개를 닫으면 보존된 BtuB 세포외 루프에 의해 결합된 B12가 불안정해져서 비타민이 BtuB로 전이되고 후속 수송이 발생합니다. 우리는 TonB 의존성, 지단백질 보조 소분자 흡수가 Bacteroides spp.의 일반적인 특징이라고 제안합니다. 이는 이 속의 인간 장내 정착 성공에 중요합니다.

비타민 B12(코발라민)는 복잡한 유기금속 보조 인자이자 가장 복잡한 비타민1입니다. 중앙에 코발트 원자를 포함하고 상위 리간드(예: 아데노실 또는 메틸 그룹)와 배위 결합된 코린 고리와 고리에 고정된 하위 리간드로 구성됩니다. 뉴클레오티드 루프를 통해(그림 1a)2. 상위 리간드는 화학 반응성을 포함하여 반응에 직접 참여하는 반면, 하위 리간드는 기능적 특이성을 제공합니다. 저급 리간드에는 세 가지 다른 계열이 있습니다. 벤즈이미다졸, 퓨린 및 페놀릭5. 이 리간드의 특성은 다른 종에 속하는 효소가 활성화되기 위해 다른 하위 리간드를 요구할 수 있으므로 중요합니다3,4,6. 비타민 B12는 다양한 대사 과정에 관여하며 많은 유기체의 경우 세포질에서 l-메티오닌 생합성 경로의 최종 효소 반응에 필수적인 보조 인자입니다7,8. 진핵세포와 원핵세포에서 비타민 B12의 많은 역할에도 불구하고 소수의 미생물만이 비타민 B12를 생산할 수 있습니다. 그러나 합성에는 에너지 비용이 많이 들고 ~30개의 효소 단계가 필요합니다. 그 결과, 미생물은 회수 경로라고 불리는 외인성 코발라민을 흡수하는 메커니즘을 개발했습니다. 그람 음성 박테리아에서 코발라민의 전좌는 세 가지 다른 구획, 즉 외막(OM), 주변세포질 및 내막(IM)을 통과해야 한다는 점을 고려하면 문제가 됩니다. 그람 음성균에서 가장 잘 특성화된 B12 수송 시스템은 대장균의 시스템으로, OM TonB 의존 수송체(TBDT) BtuB, 주변 세포질 결합 단백질 BtuF 및 IM에 위치한 BtuCD ABC 수송체로 구성됩니다10,11,12.

a 결정학에 사용되는 코리노이드의 구조를 보여주는 다이어그램. 하부 리간드는 "베이스 온(base-on)" 구조에서 연한 파란색으로 표시됩니다. 코린 링의 사이드 체인에는 빨간색 글자가 표시되어 있습니다. b BtuB(노란색), BtuG(파란색) 및 BtuH 단백질(분홍색)의 위치를 보여주는 E. coli(btuBFCD)의 B12 수송 시스템과 B. theta의 3개 상동 유전자좌의 유전적 구성은 BtuG1이 BtuH 도메인이 융합되었습니다. 분홍색 삼각형은 B12 의존성 리보스위치와 검은색 막대사탕 전사 종결자를 나타냅니다. 내부 막 ABC 수송체는 녹색입니다. c CNCbl에 해당하는 왼쪽 패널에 별표로 표시된 희미한 분홍색 밴드를 보여주는 SDS 젤. 끓인 샘플은 또한 끓인 후 CNCbl을 잃은 BtuG2의 분율에 해당하는 약간 낮은 이동성 밴드(샘플의 ~15%)를 보여줍니다. 오른쪽 패널은 Coomassie 염색 후 동일한 젤을 보여줍니다(B, 삶은 것, NB, 끓이지 않은 것). 젤은 소스 데이터에서 3개의 독립적인 복제물, 잘리지 않은 젤을 나타냅니다. d CNCbl(자홍색)에 바인딩된 BtuG2(무지개색, N 말단은 파란색)의 만화 표현입니다. 아래쪽 리간드가 바깥쪽을 가리키고 있습니다(오른쪽 패널). e CNCbl과 수소 결합을 형성하는 잔류물(검은 점선)의 확대.

35 Å), establishing it as an efficient B12 capturing device. BtuG2 forms a stable complex with BtuB2 in the OM, allowing co-purification and structure determination of BtuB2G2 by X-ray crystallography. The structure of the BtuB2G2 complex demonstrates that BtuG2 caps the transporter, reminiscent to recently described SusCD systems involved in glycan uptake21. Interestingly, however, the BtuB2G2 structure as well as the cryo-EM structure of the BtuBG complex from locus 1 (BtuB1G1) show closed transporters in the absence of substrate, which is different from SusCD systems. A cryo-EM structure of BtuB3G3 bound to CNCbl, MD simulations and functional data suggest a pedal bin uptake mechanism and provide an explanation for how B12 is released from BtuG and then transferred to BtuB for subsequent uptake. Together with OM proteomics data, our study suggests that lipoprotein-assisted small molecule uptake operates for most, and perhaps all, TBDTs of Bacteroides spp, and we propose that this is one reason why these microbes are so successful within the human gut./p> 40° (Fig. 5a). These energies might be slightly overestimated due to shortcomings of classical MD simulations27, but it is clear that opening angles of α > 40° are highly unlikely at ambient temperatures on microsecond timescales in our in silico setup. Despite this, an analysis of the electrostatics of the partially open BtuB2G2 complex suggests that BtuG2 will still attract CNCbl to its binding site (Supplementary Fig. 10)./p>

3.0.CO;2-H" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1002%2F%28SICI%291096-987X%28199709%2918%3A12%3C1463%3A%3AAID-JCC4%3E3.0.CO%3B2-H" aria-label="Article reference 67" data-doi="10.1002/(SICI)1096-987X(199709)18:123.0.CO;2-H"Article CAS Google Scholar /p>