Как бактерии встраивают аутотранспортеры в свою внешнюю мембрану

Профессора Тимм Майер и Себастьян Хиллер из Базельского университета выяснили, как транспортные белки интегрируются во внешнюю мембрану бактерий. С помощью рентгеноструктурного анализа они раскрыли взаимосвязь структуры и функции белка TamA, играющего ключевую роль в сборке транспортных белков. Результаты опубликованы в журнале Nature Structural and Molecular Biology.

Для грамотрицательных бактерий, окружённых не только внутренней, но и защитной внешней мембраной, доставка белков наружу — сложная задача. Преодолеть этот барьер бактерии могут, встраивая в внешнюю мембрану специальные транспортные белки.

Структура белка-сборщика TamA объясняет его функцию

Один из важных способов транспорта — аутотранспортеры. Эти мембранные белки образуют бочкообразную структуру с центральной порой, но не могут самостоятельно провести свой «пассажирский домен» через мембрану. Для их сворачивания и интеграции требуются специфические белки-сборщики.

С помощью рентгеновской кристаллографии учёные расшифровали атомную структуру белка сборки аутотранспортеров TamA у кишечной палочки Escherichia coli.

«Белок TamA также образует бочку с порой, — объясняет первый автор работы Фабиан Грусс. — Пора закрыта снаружи крышкой, но особый изгиб в стенке бочки создаёт ворота для субстратов-аутотранспортеров».

Когда доставляется развёрнутый аутотранспортер, TamA зацепляется за один конец его полипептидной цепи и шаг за шагом интегрирует её через ворота в собственную бочкообразную структуру. Бочка TamA расширяется, пора открывается и расширяется, позволяя пассажирским субстратам выйти наружу. Процесс сборки завершается, когда TamA высвобождает аутотранспортер в окружающую мембрану.

«Механизм встраивания аутотранспортера ранее был совершенно загадочным. Впервые, зная структуру TamA, мы можем представить, как может функционировать сборка и транслокация».

Процесс сборки важен для инфекций

Многие патогены, такие как вызывающие диарею Yersinia, Salmonella или возбудитель холеры, относятся к грамотрицательным бактериям. С помощью аутотранспортера они выделяют токсины или адгезивные белки для заражения клеток хозяина. Исследование предоставляет совершенно новые данные о встраивании аутотранспортеров в мембрану и транслокации их груза.