Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Bakteriális kemotaxis Kurzusvezető: Dr. Kőhidai László 2012.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Bakteriális kemotaxis Kurzusvezető: Dr. Kőhidai László 2012."— Előadás másolata:

1 Bakteriális kemotaxis Kurzusvezető: Dr. Kőhidai László 2012.

2 A kemotaxis során megfigyelhető eltérő mozgási formák értelmezése

3 A baktérium ostor nm monotrich lopotrich peritrich Felépítő protein: flagellin (53.000) pentahelikális felépítés gyors regeneráció (3-6 perc)  5

4 stator rotor „hook” ostor S L P M   22.5 nm 27 nm A baktérium ostor bazális testének szerkezete

5 CCW CW A baktérium ostor rotációjának iránya és a mozgás-típusok közötti összefüggés tumbling

6 R M Berry: Torque and switching in the bacterial flagellar motor. An electrostatic model. Biophys J April; 64(4): 961–973

7 Gradiens Egyenes szakaszok hossza Tumbling szám Gradiens Egyenes szakaszok hossza Tumbling szám

8

9 E. COLI

10

11 A bakteriális kemotaxis és adaptáció A sejtek mozgására nem csupán a koncentráció-grádiens változása hat Az adaptációs mechanizmusok megléte e sejtek „primitív” memóriájának létélre utal. !

12 periplazmikuskötő/szállítómolekulák cukrok dipeptidek aminosavak kemotaxisreceptporok intracellulláris szignalizációs út

13 Bakteriális cheotaxis receptorok kimutatása receptor osztódási gyűrű

14 Aszpartát receptor ligandkötő-hely „coiled-coil” domain metilációs helyek szignáltovábbító rész

15 COO COO ligandkötő hely metilációs hely 8 db szignál továbbító rész alap-aktivitásban Asp receptor részei

16 COO COO C O O C O O COO COO CH 3 Asp kemotaxis receptor metilációja metiltranszferáz metilészteráz

17 CheA-P + CheY CheY-P+ CheA CheACheA-P CheY-P + CheZ CheY + P i CW rotáció „tumbling” Mg 2+ CheW, CheB-P Repellens molekula 200 ms

18 CheA aktivitás CheY-P mennyiség H + vándorlási iránya az ostor motor régiójában megfordul CCW rotáció „úszás” Attraktáns molekula

19 T ap T rg T sr T ar dipeptidek galaktózribóz Leu, Ser Ni 2+, Asp CheR CheB-P CheB CheA CheA-P CheY CheY-P CheW CheZ MOTOR

20 MalE RbsB MglB DppA Ser Asp Maltóz Ribóz D-Gal Dipeptid Gázok Tsr Tar Trg Tap Aer CheA CheW CheR CheB CheY CheZ FliGFliMFliN MotA =MotB +m -m +P +P -P m = metiláció P = foszforiláció

21 CH 3 CheB-P CheB CheA CheA Che A-P CheY CheY-P Repellens molekulák Receptor Effektor

22 CheACheW CheV -P CheY CheC CheX FliY Motor app CheZ Pi P- Pi Sink P- CheB H2OH2O Methanol CheD H2OH2O NH 3 -P ATP ADP -CH 3 CheR SAM Homocyst L

23 A CheY szerkezete

24 A ChA - ChY komplex

25

26

27 Baktérium legfontosabb flagelláris proteinjei FlgK -a „hook” régió FlgK -a „hook” régió FlgD-hosszát szabályozza FlgB, C, G - összekötő „pálca” FlgB, C, G - összekötő „pálca” FliF - M-gyűrű FliF - M-gyűrű Mot A - Transzmembrán proton-csatorna Mot A - Transzmembrán proton-csatorna Mot B -Kapcsoló fehérje Mot B -Kapcsoló fehérje Fli G -CheY-CheZ Fli G -CheY-CheZ Fli M-kapcsolat Fli N-

28 Flagelláris proteinek Több operonon elhelyezkedő, 30-nál több gén Több operonon elhelyezkedő, 30-nál több gén határozza meg határozza meg Szintézisét, illetve expresszióját a Sigma 28 faktor Szintézisét, illetve expresszióját a Sigma 28 faktor szabályozza szabályozza „Hook asszociált protein” (HAP) : „Hook asszociált protein” (HAP) : - a flagellin molekulák nukleációs helyét adja - növeli a mechanikai ellenállóképességet Fő fajtái: Fli, Flg, Flh Fő fajtái: Fli, Flg, Flh

29 A bakteriális kemotaxis proteinek jellemzése CheA - hisztidin autokináz CheA - hisztidin autokináz P aminosav, nem gátlódó régió P aminosav, a CheY interakcióban vesz részt  CheAL (long) - His48 autofoszforilálódik, mely része a CheY és CheB aktiválódási része a CheY és CheB aktiválódási folyamatának folyamatának  CheAL működése pH-függő. Optimális pH ha a citopl. pH 7.6 alá csökken a Tar és Trg receptorok továbbítanak szignált receptorok továbbítanak szignált  ChAS (short) - kináz aktivitással rendelkező, de NEM autofoszforilálódó alegység autofoszforilálódó alegység - aminoterminálisan 97 as. szekvencia - aminoterminálisan 97 as. szekvencia hiányzik hiányzik

30 CheA hyper kináz - pontmutáció a Pro337-nél, melynek CheA hyper kináz - pontmutáció a Pro337-nél, melynek következménye a foszforiláció következménye a foszforiláció sebességének növekedése sebességének növekedése A CheA a CheV foszforilációját is irányitja A CheA a CheV foszforilációját is irányitja CheN - Bacillis substilisban található és homológ CheN - Bacillis substilisban található és homológ E. coli CheA-jával A bakteriális kemotaxis proteinek jellemzése

31 CheY as.-ból áll, foszforilációját a konformáció CheY as.-ból áll, foszforilációját a konformáció megváltozása követi számos pozícióban lévő as. helyzete változik, pl.: 17, 21, 23, 39, 60, 63, 64, 66, 67, 68, 69, 85, 86, 87, 88, 94, 107, 109, 112, 113, 114, 85, 86, 87, 88, 94, 107, 109, 112, 113, 114, A Mg 2+ jelenléte a CheY aktiválódásához elengedhetetlen A Mg 2+ jelenléte a CheY aktiválódásához elengedhetetlen Mg 2+ hatására a Lys109 - Asp 57 közötti sókötés Mg 2+ hatására a Lys109 - Asp 57 közötti sókötés felszakad, ez lehetővé teszi a molekula felszakad, ez lehetővé teszi a molekula foszforilációját foszforilációját

32 Metil-Accepting Chemotaxis proteinek (MCP-k) jellemzése MCP1 - Tsr, MCP2 - Tar, MCP3 - Trg, MCP4 - Tap MCP1 - Tsr, MCP2 - Tar, MCP3 - Trg, MCP4 - Tap H kD pI 5.1; H kD pI 5.1; H kD pI 5.3 H kD pI 5.1; H kD pI 5.1; H kD pI 5.3 DcrA - Hem tartalmú, 668 as.-ból álló, 2 hidrofób DcrA - Hem tartalmú, 668 as.-ból álló, 2 hidrofób szekvenciát tartalmazó oxigén szenzor, szekvenciát tartalmazó oxigén szenzor, mely a redox-potenciál változásaira reagál mely a redox-potenciál változásaira reagál (Desulfovibrio vulgaris) (Desulfovibrio vulgaris) Tlpc - 30% homológiát mutat az E.coli MCP-jével; Tlpc - 30% homológiát mutat az E.coli MCP-jével; defgektusa esetén elmarad a pathológiás kemotaxis

33 Metil-Accepting Chemotaxis proteinek (MCP-k) jellemzése A metiláció táplálékmolekula-függő folyamat (pl. E.coli) A metiláció táplálékmolekula-függő folyamat (pl. E.coli) Éheztetés hatására egy 43kD-os, membrán-asszociált Éheztetés hatására egy 43kD-os, membrán-asszociált protein metilációja figyelhető meg; - táplálék molekulák jelenlétében a metiláció leáll A metilációs rendszer és a kemotaxis aktivációja közötti kapcsolat a kemotaxis receptorok, illetve szignalizációs folyamat alapvető evolúciós hátterére utal

34 Metil-Accepting Chemotaxis proteinek (MCP-k) jellemzése MCP-k demetilálódása MCP-k demetilálódása Attraktáns MCP-CH 3 -CH 3 CARRIER CARRIER Metanol + CARRIER lassú gyors A nem metilált intermedier „tumblingot” idéz elő, majd kialakul az ADAPTÁCIÓ majd kialakul az ADAPTÁCIÓ

35 MCP-fluoreszcencia kimutatása eltérő fenotípusú sejtekben

36 Adaptáció - Tumbling

37 A sejtek elhelyezkedése optimális koncentrációt Jelentő gyűrűkben - adaptáció Ser gyűrű Asp gyűrű

38 Metiláció – Szénhidrát típusú ligandok hatása

39 Metiláció - időfüggés

40 Kemotaxis - Evolúció Metil-transzferázok CheR Homológia: E.coli metil-transzferáza metilálja a Bac. subst. MCP-jét Eltérés: Bac. subst. CheRB Adaptáció repellensekhez E.coli CheREAdaptáció attraktánsokhoz

41 Metil-észterázok CheB Homológia: Bac.subst. MCP E.coli CheB + ATTRAKTÁNS DEMETILÁCIÓ Bac.subst. CheB E.coli MCP + ATTRAKTÁNS DEMETILÁCIÓ A reakciók sebességét az MCP határozza meg Kemotaxis - Evolúció

42 Metil-transzferázok CheR Homológia: E.coli metil-transzferáza metilálja a Bac. subst. MCP-jét Eltérés: Bac. subst. CheRB Adaptáció repellensekhez E.coli CheREAdaptáció attraktánsokhoz

43 E. coli B. subst. C. gelida Methanol-képződés Methanol-képződés dinamizmusa és dinamizmusa és a ligandspecifitás a ligandspecifitás

44 Kemotaxis - Evolúció Bac.subst. CheY Bac.subst. CheY E.coli CheA E.coli CheA Bac.subst. CheY-P Bac.subst. CheY-P E.coli CheZ E.coli CheZ CheY-P CheY Bac.subst. pozitív kemotaxis a esetén - CheY-P Bac.subst. pozitív kemotaxis a esetén - CheY-P E.coli pozitív kemotaxisa esetén - Chey-P E.coli pozitív kemotaxisa esetén - Chey-P Bac.subst. és E. coli CheW 28.6% homológia Bac.subst. és E. coli CheW 28.6% homológia Bac. subst. CheB és E.coli CheY 36% homológia Bac. subst. CheB és E.coli CheY 36% homológia Bac. subst. és E. coli - M gyűrű és pálca Bac. subst. és E. coli - M gyűrű és pálca

45 Ca 2+ hatása baktériumok kemotaxisára Kimutatható egy 38kD-os Ca 2+ -kötő fehérje Kimutatható egy 38kD-os Ca 2+ -kötő fehérje Ca 2+ csatorna gáltók (pl. verapamil, LaCl 3 ) Ca 2+ csatorna gáltók (pl. verapamil, LaCl 3 ) a kemotaxis zavarát okozzák a kemotaxis zavarát okozzák

46 H P1 P2 P3 P4 P5 Foszforiláció RR-bdg. Dimer Katalít. CheW rec bdg. Che A (kb. 650 AS) Che Y (kb. 120 AS) N C DD D T/S K DD D T/S K Mg 2+ bdg. Foszforiláció Katalít. NC

47 Sigma faktor Che ? Sigma28CheY CheB CheW Bas.test A Sigma28 faktort kódoló gén egy 26 kb-os operon része A Sigma28 faktort kódoló gén egy 26 kb-os operon része A flagellin, a „hook-asszociált protein” (HAP) és A flagellin, a „hook-asszociált protein” (HAP) és egyes motor proteinek szintézisét szabályozó régió egyes motor proteinek szintézisét szabályozó régió Hiánya: paralizált flagellum; MCP hiány Hiánya: paralizált flagellum; MCP hiány

48 Bakteriális chemotaxis mérése 3-csatornás rendszerben rendszerben

49


Letölteni ppt "Bakteriális kemotaxis Kurzusvezető: Dr. Kőhidai László 2012."

Hasonló előadás


Google Hirdetések