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dc.contributor.author
Fernandez, Pilar
dc.contributor.author
Porrini, Lucía
dc.contributor.author
Albanesi, Daniela
dc.contributor.author
Abriata, Luciano Andres
dc.contributor.author
Peraro, Matteo Dal
dc.contributor.author
de Mendoza, Diego
dc.contributor.author
Mansilla, Maria Cecilia
dc.date.available
2023-01-27T16:30:11Z
dc.date.issued
2019-11
dc.identifier.citation
Fernandez, Pilar; Porrini, Lucía; Albanesi, Daniela; Abriata, Luciano Andres; Peraro, Matteo Dal; et al.; Transmembrane prolines mediate signal sensing and decoding in bacillus subtilis desk histidine kinase; American Society for Microbiology; mBio; 10; 6; 11-2019; 1-15
dc.identifier.issn
2150-7511
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/11336/185971
dc.description.abstract
Environmental awareness is an essential attribute of all organisms. The homeoviscous adaptation system of Bacillus subtilis provides a powerful experimental model for the investigation of stimulus detection and signaling mechanisms at the molecular level. These bacteria sense the order of membrane lipids with the transmembrane (TM) protein DesK, which has an N-terminal sensor domain and an intracellular catalytic effector domain. DesK exhibits autokinase activity as well as phosphotransferase and phosphatase activities toward a cognate response regulator, DesR, that controls the expression of an enzyme that remodels membrane fluidity when the temperature drops below ∼30°C. Membrane fluidity signals are transmitted from the DesK sensor domain to the effector domain via rotational movements of a connecting 2-helix coiled coil (2-HCC). Previous molecular dynamic simulations suggested important roles for TM prolines in transducing the initial signals of membrane fluidity status to the 2-HCC. Here, we report that individual replacement of prolines in DesKs TM1 and TM5 helices by alanine (DesKPA) locked DesK in a phosphatase-ON state, abrogating membrane fluidity responses. An unbiased muta-genic screen identified the L174P replacement in the internal side of the repeated heptad of the 2-HCC structure that alleviated the signaling defects of every transmembrane DesKPA substitution. Moreover, substitutions by proline in other internal positions of the 2-HCC reestablished the kinase-ON state of the DesKPA mutants. These results imply that TM prolines are essential for finely tuned signal generation by the N-terminal sensor helices, facilitating a conformational control by the meta-stable 2-HCC domain of the DesK signaling state. IMPORTANCE Signal sensing and transduction is an essential biological process for cell adaptation and survival. Histidine kinases (HK) are the sensory proteins of two-component systems that control many bacterial responses to different stimuli, like environmental changes. Here, we focused on the HK DesK from Bacillus subtilis, a paradigmatic example of a transmembrane thermosensor suited to remodel membrane fluidity when the temperature drops below 30°C. DesK provides a tractable system for investigating the mechanism of transmembrane signaling, one of the majors interrogates in biology to date. Our studies demonstrate that transmembrane proline residues modulate the conformational switch of a 2-helix coiled-coil (2-HCC) structural motif that controls input-output in a variety of HK. Our results highlight the relevance of proline residues within sensor domains and could inspire investigations of their role in different signaling proteins.
dc.format
application/pdf
dc.language.iso
eng
dc.publisher
American Society for Microbiology
dc.rights
info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.uri
https://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar/
dc.subject
HISTIDINE KINASE
dc.subject
PROLINE
dc.subject
THERMOSENSING
dc.subject
TWO-COMPONENT REGULATORY SYSTEMS
dc.subject.classification
Bioquímica y Biología Molecular
dc.subject.classification
Ciencias Biológicas
dc.subject.classification
CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
dc.title
Transmembrane prolines mediate signal sensing and decoding in bacillus subtilis desk histidine kinase
dc.type
info:eu-repo/semantics/article
dc.type
info:ar-repo/semantics/artículo
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.date.updated
2020-11-25T17:57:15Z
dc.journal.volume
10
dc.journal.number
6
dc.journal.pagination
1-15
dc.journal.pais
Estados Unidos
dc.description.fil
Fil: Fernandez, Pilar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
dc.description.fil
Fil: Porrini, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Departamento de Microbiología; Argentina
dc.description.fil
Fil: Albanesi, Daniela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Departamento de Microbiología; Argentina
dc.description.fil
Fil: Abriata, Luciano Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. École Polytechnique Fédérale de Lausanne; Suiza. Swiss Institute of Bioinformatics; Suiza
dc.description.fil
Fil: Peraro, Matteo Dal. École Polytechnique Fédérale de Lausanne; Suiza. Swiss Institute of Bioinformatics; Suiza
dc.description.fil
Fil: de Mendoza, Diego. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Departamento de Microbiología; Argentina
dc.description.fil
Fil: Mansilla, Maria Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Departamento de Microbiología; Argentina
dc.journal.title
mBio
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://journals.asm.org/doi/10.1128/mBio.02564-19
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/https://doi.org/10.1128/mBio.02564-19
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