Structure and function of the components of the core of the T7 bacteriophage, a DNA translocation comples

Autor: Pérez Ruiz, María del Mar
Přispěvatelé: López Carrascosa, José Luis, Cuervo Gaspar, Ana, UAM. Departamento de Biología, CSIC. Centro Nacional de Biotecnología (CNB)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Biblos-e Archivo. Repositorio Institucional de la UAM
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Popis: Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología. Fecha de lectura: 17-12-2019
Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 17-06-2021
Transport of the viral DNA genome trough cell membranes is still one of the most intriguing processes in bacteriophage life cycle. In most of the bacterial viruses this process is carried out by the tail machinery, which shares structural similarities with bacterial secretion systems. However, some viruses present a tail, which is too short to puncture the bacterial cell wall. T7 bacteriophage, a member of the Podoviridae family, presents a short and non-contractile tail and it is an interesting system to study how these viruses puncture the double membranes of E. coli Gram-negative bacteria. In order to enlarge the tail complex, it has been postulated that during infection, an internal head complex, the core, is translocated trough the tail channel and assembles a tubular structure in the periplasm that allows the viral DNA translocation. In this work, we have cloned and purified gp15 and gp16 core proteins. Both proteins were able to interact in vitro and we have solved the structure of two different core assemblies, gp15 alone and in complex with gp16, by cryo-electron microscopy (cryo-EM) at near atomic resolution (3.64 and 3.18 Å). These structures show for the first time that T7 core proteins are able to form tubular structures. A special feature of these structures is that they seem to present partially folded domains, whose density is not observed in the reconstructions. Moreover, the formation of the gp15-gp16 complex allows the complete folding of gp15, suggesting that gp16 acts as a chaperone assisting the assembly of the translocation complex. The solved domain of gp16 also shows a transglycosylase canonical motif, which could be involved in the degradation of peptidoglycan layer of E. coli. The study of the T7 core complex inside the capsid was performed using cryo- EM and a special data processing of this mismatched symmetry complex, which allowed us to obtain a core-tail complex model at 4.84 Å resolution. Altogether, our results suggest that the interaction of gp15 and gp16 core proteins show a novel type of assisted folding and allowed us to propose an assembly process.
El transporte del genoma del ADN viral a través de membranas celulares es uno de los procesos más interesantes del ciclo vital de los bacteriófagos. En la mayoría de los virus bacterianos este proceso es llevado a cabo por la maquinaria de la cola, la cual comparte similitudes estructurales con los sistemas de secreción bacterianos. Sin embargo, en algunos virus que presentan cola, ésta es demasiado corta para atravesar la pared bacteriana. El bacteriófago T7, miembro de la familia Podoviridae, presenta una cola corta y no contráctil y, es un sistema interesante para el estudio de estos virus que cruzan la doble membrana que presenta E. coli (Gram-negativa). Con el fin de alargar el complejo de la cola, ha sido postulado que, durante la infección, un complejo interno de la cabeza del virus, el core, es translocado a través del canal de la cola y ensamblado como una estructura tubular en el periplasma bacteriano permitiendo la translocación del ADN viral. En este trabajo, hemos clonado y purificado las proteínas del core gp15 y gp16. Ambas proteínas fueron capaces de interaccionar in vitro y hemos podido resolver la estructura de dos componentes del complejo del core, gp15 aislada y en el complejo con gp16, por criomicroscopía electrónica a resolución cuasi-atómica (a 3,64 y 3,18 Å). Estas estructuras muestran por primera vez como proteínas del core de T7 son capaces de formar estructuras tubulares. Una característica especial de estas estructuras es que presentan dominios parcialmente plegados, cuya densidad no es observada en las reconstrucciones. Además, la formación del complejo gp15-gp16 permite el plegamiento completo de gp15, sugiriendo que la proteína gp16 actúa como chaperona, asistiendo al ensamblaje del complejo de translocación. El dominio resuelto de gp16 muestra además un motivo transglicosilasa canónico, el cual podría estar involucrado en la degradación del peptidoglicano de E. coli. El estudio del complejo del core de T7 dentro de la cápsida fue llevado a cabo usando criomicroscopía electrónica y el procesamiento de datos para solucionar el problema en las diferencias de simetría de la estructura, el cual nos permitió obtener un modelo del complejo core-cola a 4,84 Å de resolución
Databáze: OpenAIRE
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