Large-scale conformational changes of FhaC provide insights into the two-partner secretion mechanism

Autor: S. Lecher, Robert Schneider, G. Rouaut, Hervé Vezin, Françoise Jacob-Dubuisson, L. Müggenburg, Oscar Hernandez-Alba, Frank Sobott, E. Del Nero, Sarah Cianférani, J. Guerin, G. Sicoli, Steve Hessmann, Albert Konijnenberg
Přispěvatelé: Centre d’Infection et d’Immunité de Lille - INSERM U 1019 - UMR 9017 - UMR 8204 (CIIL), Institut Pasteur de Lille, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)-Université de Lille-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut Pasteur de Lille, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP), Laboratoire Avancé de Spectroscopie pour les Intéractions la Réactivité et l'Environnement - UMR 8516 [LASIRE], University of Antwerp [UA], Centre d’Infection et d’Immunité de Lille - INSERM U 1019 - UMR 9017 - UMR 8204 [CIIL], Laboratoire de Spectrométrie de Masse BioOrganique [Strasbourg] [LSMBO], Facteurs de Risque et Déterminants Moléculaires des Maladies liées au Vieillissement - U 1167 [RID-AGE], University of Leeds, Université de Lille, CNRS, Laboratoire Avancé de Spectroscopie pour les Intéractions la Réactivité et l'Environnement (LASIRE) - UMR 8516, Centre d'Infection et d'Immunité de Lille (CIIL) - U1019 - UMR 9017, Laboratoire Avancé de Spectroscopie pour les Intéractions la Réactivité et l'Environnement - UMR 8516 (LASIRE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Antwerp (UA), Laboratoire de Spectrométrie de Masse BioOrganique [Strasbourg] (LSMBO), Département Sciences Analytiques et Interactions Ioniques et Biomoléculaires (DSA-IPHC), Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Infrastructure Nationale de Protéomique, FR2048 ProFI, Biologie Structurale Intégrative (ERL 9002 - BSI ), Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Facteurs de Risque et Déterminants Moléculaires des Maladies liées au Vieillissement - U 1167 (RID-AGE), Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille), CHU Lille, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Jacob-Dubuisson, Françoise
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
[SDV.BBM.BS] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry
Molecular Biology/Structural Biology [q-bio.BM]
Beta hairpin
Omp85 superfamily
Gramnegative bacteria
010402 general chemistry
two-partner secretion system
Biochemistry
Genetics and Molecular Biology (miscellaneous)
Biochemistry
01 natural sciences
outer membrane protein
03 medical and health sciences
[CHIM]Chemical Sciences
Secretion
Lipid bilayer
Molecular Biology
Biology
030304 developmental biology
mass spectrometry
0303 health sciences
[SDV.BBM.BS]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry
Molecular Biology/Structural Biology [q-bio.BM]
Chemistry
Periplasmic space
[SDV.MP.BAC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology
Transmembrane protein
NMR
0104 chemical sciences
Transport protein
[CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry
[CHIM.THEO] Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry
Beta barrel
protein dynamics
Biophysics
EPR
[SDV.MP.BAC] Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology
Bacterial outer membrane
Zdroj: Frontiers in Molecular Biosciences
Frontiers in Molecular Biosciences, 2022, Frontiers in Molecular Biosciences, 9, pp.950871. ⟨10.3389/fmolb.2022.950871⟩
Frontiers in Molecular Biosciences, 2022, 9, ⟨10.3389/fmolb.2022.950871⟩
ISSN: 2296-889X
DOI: 10.3389/fmolb.2022.950871⟩
Popis: The Two-Partner secretion pathway mediates protein transport across the outer membrane of Gram-negative bacteria. TpsB transporters belong to the Omp85 superfamily, whose members catalyze protein insertion into, or translocation across membranes without external energy sources. They are composed of a transmembrane β barrel preceded by two periplasmic POTRA domains that bind the incoming protein substrate. Here we used an integrative approach combining in vivo assays, mass spectrometry, nuclear magnetic resonance and electron paramagnetic resonance techniques suitable to detect minor states in heterogeneous populations, to explore transient conformers of the TpsB transporter FhaC. This revealed substantial, spontaneous conformational changes with a portion of the POTRA2 domain coming close to the lipid bilayer and surface loops. Specifically, the amphipathic β hairpin immediately preceding the first barrel strand can insert into the β barrel. We propose that these motions enlarge the channel and hoist the substrate into it for secretion. An anchor region at the interface of the β barrel and the POTRA2 domain stabilizes the transporter in the course of secretion. Our data propose a solution to the conundrum how these transporters mediate protein secretion without the need for cofactors, by utilizing intrinsic protein dynamics.
Databáze: OpenAIRE
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