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dc.contributor.author
Lima, Sofía
dc.contributor.author
Blanco, Juan
dc.contributor.author
Olivieri, Federico Alberto
dc.contributor.author
Imelio, Juan A.
dc.contributor.author
Nieves, Marcos
dc.contributor.author
Carrión, Federico
dc.contributor.author
Alvarez, Beatriz
dc.contributor.author
Buschiazzo, Alejandro
dc.contributor.author
Marti, Marcelo Adrian
dc.contributor.author
Trajtenberg, Felipe
dc.date.available
2024-02-27T13:35:22Z
dc.date.issued
2023-01
dc.identifier.citation
Lima, Sofía; Blanco, Juan; Olivieri, Federico Alberto; Imelio, Juan A.; Nieves, Marcos; et al.; An allosteric switch ensures efficient unidirectional information transmission by the histidine kinase DesK from Bacillus subtilis; American Association for the Advancement of Science; Science Signaling; 16; 769; 1-2023; 1-14
dc.identifier.issn
1945-0877
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/11336/228595
dc.description.abstract
Phosphorylation carries chemical information in biological systems. In two-component systems (TCSs), the sensor histidine kinase and the response regulator are connected through phosphoryl transfer reactions that may be uni- or bidirectional. Directionality enables the construction of complex regulatory networks that optimize signal propagation and ensure the forward flow of information.We combined x-ray crystallography, hybrid quantum mechanics/molecular mechanics (QM/MM) simulations, and systems-integrative kinetic modeling approaches to study phosphoryl flow through the Bacillus subtilis thermosensing TCS DesK-DesR. The allosteric regulation of the histidine kinase DesK was critical to avoid back transfer of phosphoryl groups and futile phosphorylation- dephosphorylation cycles by isolating phosphatase, autokinase, and phosphotransferase activities. Interactions between the kinase's ATP-binding domain and the regulator's receiver domain placed the regulator in two distinct positions in the phosphotransferase and phosphatase complexes, thereby determining whether a key glutamine residue in DesK was properly situated to assist in the dephosphorylation reaction. Moreover, an energetically unfavorable phosphotransferase conformation when DesK was not phosphorylated minimized reverse phosphoryl transfer. DesR dimerization and a dissociative phosphoryl transfer reaction also enforced the direction of phosphoryl flow. Shorter or longer distances between the phosphoryl acceptor and donor residues shifted the phosphoryl transfer equilibrium by modulating the stabilizing effect of the Mg2+ cofactor. These mechanisms control the directionality of signal transmission and show how structure-encoded allostery stores and transmits information in signaling systems.
dc.format
application/pdf
dc.language.iso
eng
dc.publisher
American Association for the Advancement of Science
dc.rights
info:eu-repo/semantics/restrictedAccess
dc.rights.uri
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.subject
HisK
dc.subject.classification
Físico-Química, Ciencia de los Polímeros, Electroquímica
dc.subject.classification
Ciencias Químicas
dc.subject.classification
CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
dc.title
An allosteric switch ensures efficient unidirectional information transmission by the histidine kinase DesK from Bacillus subtilis
dc.type
info:eu-repo/semantics/article
dc.type
info:ar-repo/semantics/artículo
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.date.updated
2024-02-26T11:08:22Z
dc.identifier.eissn
1937-9145
dc.journal.volume
16
dc.journal.number
769
dc.journal.pagination
1-14
dc.journal.pais
Estados Unidos
dc.journal.ciudad
Pensilvania
dc.description.fil
Fil: Lima, Sofía. Instituto Pasteur de Montevideo; Uruguay
dc.description.fil
Fil: Blanco, Juan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina
dc.description.fil
Fil: Olivieri, Federico Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina
dc.description.fil
Fil: Imelio, Juan A.. Instituto Pasteur de Montevideo; Uruguay
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Fil: Nieves, Marcos. Instituto Pasteur de Montevideo; Uruguay
dc.description.fil
Fil: Carrión, Federico. Instituto Pasteur de Montevideo; Uruguay
dc.description.fil
Fil: Alvarez, Beatriz. Universidad de la Republica; Uruguay
dc.description.fil
Fil: Buschiazzo, Alejandro. Instituto Pasteur de Montevideo; Uruguay. Institut Pasteur de Paris.; Francia
dc.description.fil
Fil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina
dc.description.fil
Fil: Trajtenberg, Felipe. Instituto Pasteur de Montevideo; Uruguay
dc.journal.title
Science Signaling
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/http://dx.doi.org/10.1126/scisignal.abo7588
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://www.science.org/doi/10.1126/scisignal.abo7588
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