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| 細胞分裂タンパク質 FtsA | |||||||
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 細胞分裂部位に局在する FtsA-GFP を産生する大腸菌細胞。 | |||||||
| 識別子 | |||||||
| 生物 | |||||||
| シンボル | フツA | ||||||
| エントレズ | 944778 | ||||||
| RefSeq (プロテイン) | NP_414636.1 | ||||||
| ユニプロット | ポ0ABH0 | ||||||
| その他のデータ | |||||||
| 染色体 | ゲノム: 0.1 - 0.11 Mb | ||||||
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| フツA | |
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| 識別子 | |
| シンボル | フツA |
| インタープロ | 著作権 |
| FtsAに挿入されたSHS2「1C」ドメイン | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| シンボル | SHS2_FtsA | ||||||||
| パム | PF02491 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| 頭いい | SM00842 | ||||||||
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FtsAは細菌タンパク質であり、全体的な構造の類似性とATP結合ポケットにおいてアクチンと関連している。 [1] [2] [3]
これらのタンパク質は、 MreB、ParM、MamKなどの他の細菌アクチンホモログとともに、真核生物のアクチンが共通の祖先を持つことを示唆しています。他の細菌アクチンと同様に、FtsAはATPに結合し、アクチン様フィラメントを形成できます。[4] FtsA-FtsAインターフェースは、構造解析と遺伝子解析によって定義されています。[5] FtsAは、多くの多様なグラム陽性およびグラム陰性種に存在しますが、放線菌やシアノバクテリアには存在しません。FtsAは、IV型ピルスATPaseであるPilMと構造的に類似しています。[6]
関数
FtsAは、大腸菌、カウロバクター・クレセンタス、枯草菌などの細菌の適切な細胞質分裂に必要です。もともとは、30℃では分裂できるが40℃では分裂できない大腸菌細胞のスクリーニングで単離されました。[7] FtsAは「糸状温度感受性A」の略です。大腸菌ftsAには多くの温度感受性対立遺伝子が存在し、すべてATP結合ポケット内またはその近くにマッピングされます。正常な機能を回復するサプレッサーは、結合ポケットまたはFtsA-FtsAインターフェイスのいずれかにマッピングされます。[8]
FtsA は、 FtsZによって形成された細胞質分裂リング(Z リング) に局在します。細胞質分裂における FtsA の機能の 1 つは、保存された C 末端両親媒性ヘリックスを介して FtsZ ポリマーを細胞質膜につなぎ、その過程で「A リング」を形成することです。[9] このヘリックスの除去により、細胞内に細胞質分裂では機能しない非常に長く安定した FtsA ポリマー束が形成されます。[5] もう一つの重要な分裂タンパク質である ZipA も Z リングを膜につなぎ、FtsA と重複する機能を発揮します。FtsZ、FtsA、および ZipA は、細胞質分裂の特定の初期段階に関与するため、プロトリングと呼ばれます。[10] FtsA の別のサブドメイン (2B) は、FtsZ の保存された C 末端を介して FtsZ との相互作用に必要です。[4] MinCやZipAなどの他のFtsZ調節因子は、FtsZの同じC末端に結合します。最後に、MreBやアクチンに対してユニークな位置にあるサブドメイン1Cは、FtsAがFtsNなどの下流の細胞分裂タンパク質をリクルートするために必要です。[11] [12]
FtsAは大腸菌の生存に必須であるが、枯草菌では欠失している可能性がある。FtsA を欠く枯草菌細胞は分裂が乏しいものの、生存は可能だ。別のFtsZ相互作用タンパク質であるSepF（元々はYlmFと命名されたO31728 ）は枯草菌のFtsAを置き換えることができるため、SepFとFtsAは機能が重複していると考えられる。[13]
FtsA* (R286W)と呼ばれるFtsAの対立遺伝子は、大腸菌の細胞質分裂におけるZipAの通常の要件を回避することができます。[14] FtsA*はまた、細胞が通常よりも短い細胞長で分裂するようにします。これは、FtsAが通常、細胞質分裂を進めるタイミングを制御するために隔壁合成機構から信号を受け取る可能性があることを示唆しています。[15] 他のFtsA*のような対立遺伝子も見つかっており、それらのほとんどはFtsA-FtsA相互作用を減少させます。[5] FtsAのオリゴマー状態は、その活性、後の細胞分裂タンパク質をリクルートする能力[5]、およびATPに結合する能力を制御するために重要であると考えられます。 [8] FtsNやABCトランスポーターホモログFtsEXを含む大腸菌の他の細胞分裂タンパク質は、FtsAを介してシグナルを伝達することで隔壁収縮を制御しているようであり、 [16] [17] FtsQLBサブ複合体もFtsNを介した隔壁収縮の促進に関与している。[18] [19]
FtsAは、FtsZの保存されたC末端ドメインに直接結合します。[20] [4] このFtsA-FtsZ相互作用は、FtsZポリマーのダイナミクスの制御に関与している可能性があります。試験管内では、大腸菌FtsAは、溶液中ではFtsA* [21]として、また支持された脂質二重層上では、ATPの存在下でFtsZポリマーを分解します。 [22] 大腸菌FtsA自体は、膜上にある場合を除いて検出可能な構造に組み立てられません。膜上にある場合は、12量体のミニリングを形成し、これがクラスターに詰め込まれ、単一のFtsZプロトフィラメントに結合することがよくあります。[23] 対照的に、FtsA*は脂質膜上でアークを形成しますが、閉じたミニリングを形成することはめったになく、このことは、この変異体のFtsA-FtsA界面が弱いという遺伝学的証拠を裏付けています。[5] 膜に結合すると、やはり二本鎖フィラメントを形成できるFtsA*様変異体は、FtsZプロトフィラメントを離しておくFtsAとは対照的に、FtsZプロトフィラメント間の密接な横方向の相互作用を強化します。[24] FtsZプロトフィラメントの束形成は隔壁形成の促進に重要である可能性があるため、細胞周期の進行中にFtsA様構造からFtsA*様構造に切り替えると、隔壁合成酵素（FtsWI）がオンになり、FtsZポリマーが凝縮され、正のフィードバックループが形成される可能性があります。このモデルを裏付けるように、大腸菌でFtsWIを活性化し、FtsAの1Cサブドメインと直接相互作用するFtsNの細胞質ドメインは、in vitroで脂質表面上でFtsAをミニリングフォームから二本鎖フィラメントフォームに切り替えます。[25]大腸菌FtsA のこれらの二重フィラメントは反平行であり、それ自体がFtsZフィラメントのようにトレッドミル運動をしないことを示している。
大腸菌のFtsAは最も広範に研究されていますが、他の種のFtsAタンパク質についても理解が深まりつつあります。肺炎球菌のFtsAはATP存在下でらせん状のフィラメントを形成しますが[26]、 in vitroでのFtsZとの相互作用はまだ報告されていません。FtsAはS. pneumoniae内でFtsZと共局在しますが、FtsZリングの局在にも必要です。一方、大腸菌ではFtsAが不活性化されてもFtsZリングは局在したままです。黄色ブドウ球菌のFtsAは、サーモトガ・マリチマのFtsAと同様のアクチン様フィラメントを形成します[27]。 さらに、黄色ブドウ球菌のFtsAはFtsZのGTPase活性を高めます。リポソームシステムでは、FtsA*はFtsZを刺激してリポソームを分割できるリングを形成し、in vitroでの細胞質分裂を模倣します。[28]
構造
FtsAの結晶構造はいくつか知られており、その中には大腸菌FtsAの構造も含まれる。[29] MreBや真核生物のアクチンと比較すると、サブドメインが再配置されており、1BドメインがSHS2の「1C」挿入物に置き換えられている。[4] [30] [1] [31]
参考文献
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