Mechanismus přenosu signálu v modelovém zástupci prokaryotních hemových senzorů kyslíku

Abstract

A two-component system, consisting of a histidine kinase and a response regulator, is a crucial molecular-biology tool for many bacteria to react to an environmental changes. An important step in activation of the two-component system is an autophosphorylation reaction on the dimeric histidine kinase, which involves the transfer of a phosphate group from ATP in the catalytic domain to a conserved histidine molecule. Depending on whether the transfer of the phosphate group occurs within one subunit of the dimer or from one subunit to another, we distinguish a cis- or trans-autophosphorylation, respectively. Here we study the autophosphorylation reaction of globin coupled histidine kinase from soil bacteria Anaeromyxobacter sp. Fw109-5 (AfGcHK), which uses heme to detect gaseous molecules. Using a phosphorylation analysis of a heterodimer of AfGcHK composed of a subunit with a defective ATP-binding site and a subunit with a phosphorylatable histidine substituted for alanine, the trans-mechanism of autophosphorylation was identified for AfGcHK. Key words: two component signal systems, histidine kinase, heme-containing oxygen sensors, Phos-tag, AfGcHK [IN CZECH]

Dvou-komponentní systém, sestávající se z histidin kinasy a responzivního regulátoru, je nezbytnou molekulárně biologickou výbavou mnoha bakterií, pomocí níž je bakterie schopna reagovat na změny v prostředí. Důležitým krokem při aktivaci dvou- komponentního systému je autofosforylační reakce na dimerní histidin kinase, při které na tomto proteinu dochází k přenosu fosfátové skupiny z ATP v katalytické doméně na konzervovanou molekulu histidinu. Podle toho, zda dochází k přenosu fosfátové skupiny v rámci jedné podjednotky dimeru nebo z jedné podjednotky na druhou podjednotku rozlišujeme cis-, respektive trans-autofosforylaci. Předkládaná diplomová práce si ke studiu autofosforylační reakce zvolila histidin kinasu s globinovou doménou z půdní bakterie Anaeromyxobacter sp. Fw109-5 (AfGcHK), která využívá hemu k detekci plynných molekul. Užitím fosforylační analýzy heterodimeru AfGcHK složeného z podjednotky s defektním místem pro vazbu ATP a podjednotky se zaměněným fosforylovatelným histidinem za alanin byl pro AfGcHK identifikován trans- mechanismus autofosforylace. Klíčová slova: dvousložkové signální systémy, histidinkinasa, hemové senzory kyslíku, Phos-tag, AfGcHK