コンジュゲーションオペロンの二量体RappLS20抗リプレッサーの不活性化は、ペプチド誘導性四量体化によって媒介される

Inactivation of the dimeric RappLS20 anti-repressor of the conjugation operon is mediated by peptide-induced tetramerization.

• Isidro Crespo
• Nerea Bernardo
• Andrés Miguel-Arribas
• Praveen K Singh
• Juan R Luque-Ortega
• Carlos Alfonso
• Marc Malfois
• Wilfried J J Meijer
• Dirk Roeland Boer

抄録

クォーラムセンシングは、細菌細胞が可溶性シグナル分子を周囲の培地に放出することでコミュニケーションをとることを可能にします。これは、グラム陽性細胞における細菌の結合を制御する上で極めて重要な役割を果たしており、このプロセスは健康に多大な影響を与えている。RRNPPファミリーの細胞内制御タンパク質は、これらのシグナル伝達分子の共通の標的である。RRNPPファミリーの遺伝子調節タンパク質は、C末端ドメイン（CTD）ではシグナル分子と結合するが、N末端エフェクタードメイン（NTD）では非常に多様な機能を持っている。この分岐はタンパク質の機能状態にも反映されており、進化の観点からも非常に興味深い。RappLS20は枯草菌プラスミドpLS20にコードされたRRNPPである。RappLS20は枯草菌プラスミドpLS20上にコードされたRRNPPであり、成熟したpLS20シグナルペプチドPhr*pLS20が存在しない場合には、RcopLS20による遺伝子抑制が緩和される。本研究では、RappLS20のapoとPhr*pLS20が結合した状態を原子レベルで詳細に調べた結果を報告する。その結果、apo-RappLS20は二量体であり、Phr*pLS20が結合したRappはNTDを介して四量体を形成していることを明らかにしました。さらに、我々は、RappLS20がPhr*pLS20の非存在下でRcopLS20と直接結合し、Phr*pLS20の添加によりRappLS20からRcopLS20が放出されることを示している。これにより、RcopLS20は重要な共役遺伝子のプロモーター領域に結合し、その発現を阻害することができる。

Quorum sensing allows bacterial cells to communicate through the release of soluble signaling molecules into the surrounding medium. It plays a pivotal role in controlling bacterial conjugation in Gram-positive cells, a process that has tremendous impact on health. Intracellular regulatory proteins of the RRNPP family are common targets of these signaling molecules. The RRNPP family of gene regulators bind signaling molecules at their C-terminal domain (CTD), but have highly divergent functionalities at their N-terminal effector domains (NTD). This divergence is also reflected in the functional states of the proteins, and is highly interesting from an evolutionary perspective. RappLS20 is an RRNPP encoded on the Bacillus subtilis plasmid pLS20. It relieves the gene repression effectuated by RcopLS20 in the absence of the mature pLS20 signaling peptide Phr*pLS20. We report here an in-depth structural study of apo and Phr*pLS20-bound states of RappLS20 at various levels of atomic detail. We show that apo-RappLS20 is dimeric and that Phr*pLS20-bound Rap forms NTD-mediated tetramers. In addition, we show that RappLS20 binds RcopLS20 directly in the absence of Phr*pLS20 and that addition of Phr*pLS20 releases RcopLS20 from RappLS20. This allows RcopLS20 to bind the promotor region of crucial conjugation genes blocking their expression.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of Nucleic Acids Research.