YdiV调控鞭毛合成和细菌移动性的分子机制

摘要

鞭毛是细菌的重要运动器官。并且,鞭毛对于很多病原菌的侵染能力具有十分重要的作用。编码鞭毛组分蛋白质的基因收到严格的调控。其中,FlhD4C2复合物位于整个鞭毛合成流程的最前端,它能结合在二级鞭毛蛋白基因启动子的上游位置,作为转录激活因子调控其他鞭毛蛋白表达。YdiV是肠道细菌中普遍存在的一种蛋白。前期研究发现,它有调控细菌移动性的功能,并且对沙门式菌等致病菌的感染过程中发挥了一定作用。YdiV可以通过与FlhD4C2形成超级复合物，使F1hD4C2不能结合DNA，从而关闭鞭毛基因的表达。研究表明，YdiV对于FlhD4C2的抑制作用存在一个浓度阈值，低于这个阈值可能没有抑制作用。通过结构生物学的方法解析了YdiV单独的结构以及YdiV与FlhD复合物的结构，通过结构的分析结合生化和体内遗传试验推出YdiV发挥功能的模型。当YdiV处于低浓度时，即FlhD4C2仅结合一个或两个YdiV时，YdiV-FlhD4C2复合物结合DNA的能力没有变化。当YdiV的浓度持续积累，结合4个YdiV所形成的YdiV4-FlhD4C2完全丧失了原有的形状，将FlhD4C2六圆环的打开，使其不能结合DNA。这种独特的调控机制对于阐明细菌如何通过调节鞭毛的合成从而使其运动性与周围环境相适应具有有重要意义。