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Dominio PilZ

La familia de proteínas PilZ recibe su nombre de la proteína de control del pilus de tipo IV identificada por primera vez en Pseudomonas aeruginosa , expresada como parte del operón pil . Tiene una ubicación citoplasmática y es esencial para la biogénesis de las fimbrias o pilus de tipo IV . [1] PilZ es un dominio de unión de c-di-GMP y las proteínas que contienen el dominio PilZ representan la clase mejor estudiada de efectores de c-di-GMP . [2] El C-di-GMP, monofosfato de diguanosina cíclico, el segundo mensajero en las células , está muy extendido y es exclusivo del reino bacteriano. [3] Los niveles intracelulares elevados de c-di-GMP generalmente hacen que las bacterias cambien de un estado unicelular móvil a un estado multicelular sésil , adhesivo y adherido a la superficie, llamado biopelícula . [4] [5]

Se sabe que las proteínas que contienen PilZ interactúan con las proteínas del complejo de interruptores flagelares FliG y FliM y esto está mediado por el complejo c-di-GMP-PliZ. Esta interacción da como resultado una reducción de la generación de torque e induce un sesgo motor en sentido antihorario que ralentiza el motor e induce la rotación en sentido antihorario, inhibiendo la quimiotaxis . [6]

Los estudios de unión y mutagénesis de varias proteínas del dominio PilZ han demostrado que la unión de c-di-GMP depende de residuos en los motivos de secuencia RxxxR y D/NxSxxG . La estructura cristalina , a 1,7 A, de un complejo dominio PilZ::c-di-GMP de Vibrio cholerae muestra c-di-GMP en contacto con siete de nueve residuos fuertemente conservados. La unión de c-di-GMP provoca un cambio conformacional por el cual los dominios C- y N-terminales se ponen en oposición cercana formando una nueva superficie de interacción alostérica que abarca estos dominios y el c-di-GMP en su interfaz . [7]

El dominio PilZ también está implicado en la patogenicidad bacteriana de la espiroqueta de la enfermedad de Lyme , Borrelia burgdorferi , a través de su socio de unión c-di-GMP. [8]

Referencias

  1. ^ Alm RA, Bodero AJ, Free PD, Mattick JS (enero de 1996). "Identificación de un nuevo gen, pilZ, esencial para la biogénesis fimbrial de tipo 4 en Pseudomonas aeruginosa". J. Bacteriol . 178 (1): 46–53. doi :10.1128/jb.178.1.46-53.1996. PMC  177619 . PMID  8550441.
  2. ^ Ryjenkov, DA; Simm, R; Römling, U; Gomelsky, M (13 de octubre de 2006). "El dominio PilZ es un receptor para el segundo mensajero c-di-GMP: la proteína del dominio PilZ YcgR controla la motilidad en enterobacterias". The Journal of Biological Chemistry . 281 (41): 30310–4. doi : 10.1074/jbc.C600179200 . PMID  16920715.
  3. ^ Amikam, D; Galperin, MY (1 de enero de 2006). "El dominio PilZ es parte de la proteína de unión a c-di-GMP bacteriana". Bioinformática . 22 (1): 3–6. doi : 10.1093/bioinformatics/bti739 . PMID  16249258.
  4. ^ Mattick, JS (2002). "Pili tipo IV y motilidad espasmódica". Revisión anual de microbiología . 56 : 289–314. doi :10.1146/annurev.micro.56.012302.160938. PMID  12142488.
  5. ^ Wolfe, AJ; Visick, KL (enero de 2008). "Hagamos llegar el mensaje: el di-GMP cíclico regula múltiples niveles de motilidad basada en el flagelo". Journal of Bacteriology . 190 (2): 463–75. doi :10.1128/JB.01418-07. PMC 2223684 . PMID  17993515. 
  6. ^ Paul, K; Nieto, V; Carlquist, WC; Blair, DF; Harshey, RM (9 de abril de 2010). "La proteína de unión a c-di-GMP YcgR controla la dirección y la velocidad del motor flagelar para afectar la quimiotaxis mediante un mecanismo de "freno de retroceso"". Molecular Cell . 38 (1): 128–39. doi :10.1016/j.molcel.2010.03.001. PMC 2929022 . PMID  20346719. 
  7. ^ Benach, J; Swaminathan, SS; Tamayo, R; Handelman, SK; Folta-Stogniew, E; Ramos, JE; Forouhar, F; Neely, H; Seetharaman, J; Camilli, A; Hunt, JF (12 de diciembre de 2007). "La base estructural de la transducción de señales de diguanilato cíclico por dominios PilZ". The EMBO Journal . 26 (24): 5153–66. doi :10.1038/sj.emboj.7601918. PMC 2140105 . PMID  18034161. 
  8. ^ Pitzer, JE; Sultan, SZ; Hayakawa, Y; Hobbs, G; Miller, MR; Motaleb, MA (mayo de 2011). "El análisis de la proteína PlzA de unión a di-GMP cíclico de Borrelia burgdorferi revela un papel en la motilidad y la virulencia". Infección e inmunidad . 79 (5): 1815–25. doi :10.1128/IAI.00075-11. PMC 3088147 . PMID  21357718. 
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