Pseudomonas putida KT2440のCbrAの輸送およびキナーゼ活性

Transport and kinase activities of CbrA of Pseudomonas putida KT2440.

• Larissa Wirtz
• Michelle Eder
• Kerstin Schipper
• Stefanie Rohrer
• Heinrich Jung

抄録

CbrA/CbrB システムは、細胞内の炭素/窒素バランスの調節に関与し、シュードモナス種の炭素異化抑制に中心的な役割を果たすことが知られている 2 成分シグナル伝達システムである。CbrAは、溶質/ナトリウムシンポーターファミリー（SLC5）のタンパク質に類似したドメインと、細菌のセンサーキナーゼに典型的に見られるドメインから構成されている。本研究では、土壌細菌P. putida KT2440をモデルとして、センサーキナーゼCbrAとそのドメインの機能特性を分子レベルで解析した。その結果、CbrAはL-ヒスチジンと結合して輸送することが明らかになった。輸送はL-ヒスチジンに特異的であり、おそらく電気化学的なプロトン勾配によって駆動されていると考えられる。キナーゼドメインは、CbrAのSLC5ドメインによるL-ヒスチジンの取り込みに必要ではなく、輸送速度に大きな影響を与えない。さらに、ヒスチジンキナーゼは、自己リン酸化し、リン酸化基を応答調節因子CbrBに移動させることができることが示されている。SLC5ドメインはこれらの活性に必須ではないが、オートキナーゼ活性を調節するように見える。CbrAのホスファターゼ活性は検出されない。いずれの活性も、L-ヒスチジンによって有意に影響を受けない。この結果は、CbrAがL-ヒスチジンのトランスポーターおよびセンサーキナーゼとして機能していることを示している。

The CbrA/CbrB system is a two-component signal transduction system known to participate in the regulation of the cellular carbon/nitrogen balance and to play a central role in carbon catabolite repression in Pseudomonas species. CbrA is composed of a domain with similarity to proteins of the solute/sodium symporter family (SLC5) and domains typically found in bacterial sensor kinases. Here, the functional properties of the sensor kinase CbrA and its domains are analyzed at the molecular level using the system of the soil bacterium P. putida KT2440 as a model. It is demonstrated that CbrA can bind and transport L-histidine. Transport is specific for L-histidine and probably driven by an electrochemical proton gradient. The kinase domain is not required for L-histidine uptake by the SLC5 domain of CbrA, and has no significant impact on transport kinetics. Furthermore, it is shown that the histidine kinase can autophosphorylate and transfer the phosphoryl group to the response regulator CbrB. The SLC5 domain is not essential for these activities but appears to modulate the autokinase activity. A phosphatase activity of CbrA is not detected. None of the activities is significantly affected by L-histidine. The results demonstrate that CbrA functions as a L-histidine transporter and sensor kinase.