banner
Centre d'Information
Prix ​​d'usine avantageux avec une excellente qualité

Un Arg/Ala

Apr 28, 2024

Biologie des communications volume 6, Numéro d'article : 311 (2023) Citer cet article

692 Accès

3 citations

1 Altmétrique

Détails des métriques

Le VTT infecte un quart de la population mondiale. La plupart des médicaments destinés au traitement de la tuberculose ciblent la croissance et la division cellulaire. Avec l’augmentation de la résistance aux médicaments, il devient de plus en plus urgent de mieux comprendre la division cellulaire du VTT. Ce processus commence par la formation de l'anneau Z via la polymérisation de FtsZ et l'ancrage de l'anneau Z à la membrane interne. Nous montrons ici que la protéine transmembranaire FtsQ est un ancrage membranaire potentiel de l'anneau Z du Mtb. Dans la région cytoplasmique par ailleurs désordonnée de FtsQ, une hélice α riche en Arg/Ala de 29 résidus se forme qui interagit avec les résidus acides en amont en solution et avec les lipides acides à la surface de la membrane. Cette hélice se lie également au domaine GTPase de FtsZ, avec des implications pour la liaison des médicaments et la formation du cycle Z.

Chez Mycobacterium tuberculosis (Mtb), FtsQ est une protéine transmembranaire essentielle qui participe au développement du divisome, la machinerie responsable de la division cellulaire bactérienne1,2,3. Le divisome comprend des dizaines de protéines transmembranaires et hydrosolubles. Bien que sa composition puisse varier d'un organisme à l'autre, au cœur se trouve FtsZ, une protéine hydrosoluble dotée d'un domaine GTPase globulaire et d'une queue C désordonnée ; le domaine GTPase polymérise pour former l'anneau Z et initier la division cellulaire. L'anneau Z doit être ancré à la membrane interne, via des interactions avec des protéines transmembranaires ou des protéines hydrosolubles attachées à la membrane. Alors que la version Escherichia coli typique des protéines bactériennes FtsQ n'a qu'une courte région cytoplasmique N-terminale (27 résidus), la version Mtb est longue de 99 résidus, avant une seule hélice transmembranaire et une région périplasmique C-terminale de 191 résidus qui pourraient être forme un domaine POTRA (ou associé au transport polypeptidique). La région cytoplasmique et la région périplasmique sont toutes deux essentielles au maintien de la longueur des cellules Mtb3. La caractérisation biophysique de la région périplasmique est un sujet de débat car les attributs mécanistiques des domaines POTRA restent à démontrer pour la protéine Mtb FtsQ4. Ici, nous nous concentrons sur la caractérisation de la région cytoplasmique de Mtb FtsQ, ou FtsQ1-99, et démontrons sa liaison intramoléculaire en solution, aux membranes acides (imitant la membrane interne de Mtb5) et à Mtb FtsZ.

L'ancrage membranaire de l'anneau Z est bien étudié chez E. coli et Bacillus subtilis. Deux protéines, FtsA et ZipA chez E. coli et FtsA et SepF chez B. subtilis, agissent chacune comme des ancres membranaires6,7,8. ZipA est une protéine transmembranaire9, tandis que FtsA et SepF sont des protéines hydrosolubles dotées d'une hélice amphipathique pour l'attache membranaire10,11. FtsZ utilise sa queue C désordonnée pour se lier à un domaine structuré dans chacune de ces trois protéines pour l'ancrage membranaire11,12,13. Chez E. coli, FtsA et ZipA assurent une redondance dans l'ancrage membranaire, car des anneaux Z peuvent se former en l'absence de l'un ou l'autre, mais pas des deux6. Une telle redondance est également fournie par FtsA et SepF chez B. subtilis8. Cependant, Mtb a SepF14,15 mais pas de FtsA, et peut avoir un autre ancrage membranaire non identifié de l'anneau Z pour la redondance. SepF a été étudié comme ancrage membranaire de l'anneau Z chez Corynebacterium glutamicum16 et Mtb15,17.

À l'aide de plusieurs techniques complémentaires, notamment la spectroscopie RMN en solution et à l'état solide et les simulations de dynamique moléculaire (MD), nous avons caractérisé les propriétés conformationnelles et dynamiques du Mtb FtsQ1-99 en solution et ses interactions avec les membranes et le Mtb FtsZ. La section médiane de FtsQ1-99 forme une longue hélice α (résidus 46 à 74) riche en résidus Arg et Ala et interagit avec les résidus acides N-terminaux. Cette hélice riche en Arg/Ala se lie aux membranes acides par le biais d’interactions électrostatiques faibles mais fortes. Il se lie également au domaine GTPase de FtsZ, faisant ainsi de FtsQ un ancrage membranaire potentiel ou un stabilisateur de l'anneau Z du Mtb. La liaison de FtsQ1-99 au domaine GTPase de FtsZ contraste avec les interactions de ce dernier avec d'autres protéines divisomes, qui se produisent toutes via la queue C désordonnée de FtsZ, et a des implications pour la liaison des médicaments et la formation de l'anneau Z.