Обзор белка "Type IV secretion system protein" бактерии Bartonella krasnovii

Информация о бактерии

Как мы писали ранее в мини-обзоре бактерии Bartonella krasnovii, Род Bartonella (α-протеобактерии) включает факультативные внутриклеточные грамотрицательные, переносимые переносчиками бактерии. Дикие грызуны и их блохи являются переносчиками большого количества видов и штаммов рода Bartonella, включая несколько зоонозных. Эти бактерии захватывают клетки эндотелиалия и эритроциты своих млекопитающих-хозяев, вызывая длительные внутриэритроцитарные инфекции. Одной из таких бактерий является Bartonella krasnovii[1].

Cемейство: Bartonellaceae
Порядок: Rhizobiales
Класс: Alphaproteobacteria
Род: Bartonella

Недолгий поиск

В первую очередь мы подумали о белках, которые уже заметили в процессе написания мини-обзора генома. В одном из разделов мы делали предположения о возможных оперонах. Мы проверили несколько белков из гипотетических оперонов и выбрали Type IV secretion system protein, так как оперон с ним показался нам более примечательным и, в отличие от других, у этого белка большая часть структуры подтверждена.

Просто вбив в поиск по базе UniProtKB "Type IV secretion system protein" мы увидели 44 648 результата. Надо конкретизировать. Добавим название вида: «‎"Type IV secretion system protein" "Bartonella krasnovii"»‎ и получим 27 белков. Ни один не аннотирован UniProtKB, поэтому выберем белок с наиболее достоверной структурой и подробной аннотацией.

наш белок в UniProt

Детальный поиск:

Посмотрим у скольких бактерий встречаются вариации гена, кодирующего белок: (gene:trwD) AND bacteria - 24 результата, вариаций гена довольно много и он встречается у большого количества бактерий.

Сравним структуру белка с таким же, но аннотированным у бактерии того же рода Bartonella: "Type IV secretion system protein" AND (reviewed:true) AND (length:[325 TO 375]) AND (taxonomy_id:773) - 2 результата. Белки почти идентичны, кроме структуры которая на рис. 1 окрашена оранжевым.

По базе UniRef поищем схожие кластеры (>90%) по бактериям другого рода: (name:"Type IV secretion system protein") AND (identity:0.9) NOT (taxonomy_id:773) - 25 700 результатов. Делаем вывод, что белок очень распространён.

Информация о белке

Как правило, в опероны собраны гены, которые функционально связаны и участвуют в общих биологических процессах. Например: базовые метаболитические пути (лактозный оперон,триптофановый оперон), энергетический метаболизм, стрессовый ответ, вирулентность и резистентоность. Данный белок системы секреции IV типа можно отнести к последней категории.
Основываясь на большом количестве вариаций белка T4SS у грамм-положительных, грамм-отрицательных бактерий и у архей, а также по небольшому количеству кластеров идентичных >90% можно предположить, что ген не является консервативной последовательностью.

Вторичная структура

Белок состоит из вдух доменов. Можно сказать что у них α/β структура, с преобладанием альфа-спиралей.

Наш белок системы секреции IV типа кодируется геном trwD. TrwD, гексамерная АТФ-гидролаза, является членом суперсемейства белков PulE/VirB11 транспортных АТФаз. Он необходим для конъюгации плазмид, в частности для создания конъюгативных пили. [3].

Так как Cистема секреции IV типа характерна для многих типов бактерий, посмотрим уже описанный комплекс. Подробности архитектуры известны только для одного конкретного класса T4SS, называемого «тип IVA», к которому принадлежат два типичных T4SS: тот, который кодируется плазмидой Ti Agrobacterium tumefaciens , и тот, который кодируется плазмидой pKM101 Escherichia coli [4].

A. Экспериментально предсказанные местоположения компонентов VirB/D4 у A. tumefaciens . Стрелки указывают на последовательные этапы транслокации, выявленные во время секреции субстрата через систему VirB/D4 у A. tumefaciens.

B. Кристаллическая структура гексамера TrwB, гомолога VirD4 конъюгативной плазмиды R388 E. coli.

C. Отдельная субъединица гексамера TrwB с смоделированным вероятным расположением N-концевого трансмембранного домена.

D. Кристаллическая структура гексамера HP5025, гомолога VirB11 H. pylori.

E. Отдельная субъединица гексамера HP0525. Указаны N-концевой (NTD) и C-концевой (CTD) домены.

F. Криоэлектронная микроскопическая структура комплекса ядра T4SS конъюгативной плазмиды E. coli pKM101, включающая полноразмерные TraN, TraO и TraF, которые соответствуют гомологам VirB7, VirB9 и VirB10 A. tumefaciens соответственно.

G. Кристаллическая структура комплекса внешней мембраны, включающего O-слой. На вставке показан характерный двухспиральный пучок TraF, который пересекает внешнюю мембрану. TraN, TraO и TraF окрашены в красный, синий и зеленый цвета соответственно.

H и I. Кристаллические структуры TraC, гомолога VirB5, кодируемого pKM101, и периплазматического C-концевого домена VirB8 из B. suis соответственно.

Кластеры

---

Источники

[1] Gutiérrez R, Shalit T, Markus B, Yuan C, Nachum-Biala Y, Elad D, Harrus S. Bartonella kosoyi sp. nov. and Bartonella krasnovii sp. nov., two novel species closely related to the zoonotic Bartonella elizabethae, isolated from black rats and wild desert rodent-fleas. Int J Syst Evol Microbiol. 2020 Mar;70(3):1656-1665. doi: 10.1099/ijsem.0.003952. PMID: 32100689.

[2] Dehio C. Infection-associated type IV secretion systems of Bartonella and their diverse roles in host cell interaction. Cell Microbiol. 2008 Aug;10(8):1591-8. doi: 10.1111/j.1462-5822.2008.01171.x. Epub 2008 Jul 30. PMID: 18489724; PMCID: PMC2610397.

[3] Machón C, Rivas S, Albert A, Goñi FM, de la Cruz F. TrwD, the hexameric traffic ATPase encoded by plasmid R388, induces membrane destabilization and hemifusion of lipid vesicles. J Bacteriol. 2002 Mar;184(6):1661-8. doi: 10.1128/JB.184.6.1661-1668.2002. PMID: 11872717; PMCID: PMC134893.

[4] Wallden K, Rivera-Calzada A, Waksman G. Type IV secretion systems: versatility and diversity in function. Cell Microbiol. 2010 Sep 1;12(9):1203-12. doi: 10.1111/j.1462-5822.2010.01499.x. Epub 2010 Jul 16. PMID: 20642798; PMCID: PMC3070162.