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Aug 12, 2023

BtuB TonB

Nature Communications volume 14, numero articolo: 4714 (2023) Cita questo articolo 1 Dettagli Altmetric Metrics La vitamina B12 (cobalamina) è necessaria per la maggior parte dei microbi intestinali umani, molti dei quali dipendono

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La vitamina B12 (cobalamina) è necessaria per la maggior parte dei microbi intestinali umani, molti dei quali dipendono dall’eliminazione dei batteri per ottenere questa vitamina. Poiché la densità batterica nell’intestino è estremamente elevata, la competizione per questo micronutriente fondamentale è severa. A differenza degli enterobatteri, i membri del genere dominante Bacteroides spesso codificano diversi trasportatori della membrana esterna della vitamina B12 BtuB insieme a una serie conservata di lipoproteine ​​leganti la B12 esposte in superficie. Qui mostriamo che i trasportatori BtuB di Bacteroides thetaiotaomicron formano complessi stabili simili a contenitori a pedale con coperchi di lipoproteine ​​​​BtuG esposte in superficie, che legano B12 con elevate affinità. La chiusura del coperchio di BtuG in seguito alla cattura di B12 provoca la destabilizzazione della B12 legata da parte di un anello extracellulare di BtuB conservato, causando la traslocazione della vitamina in BtuB e il successivo trasporto. Proponiamo che l'assorbimento di piccole molecole TonB-dipendente e assistito dalle lipoproteine ​​sia una caratteristica generale di Bacteroides spp. questo è importante per il successo di questo genere nella colonizzazione dell'intestino umano.

La vitamina B12 (cobalamina) è un cofattore organometallico complesso e la vitamina1 più complessa, costituito da un anello di corrina contenente un atomo di cobalto al centro, coordinato con un ligando superiore (come il gruppo adenosile o metile) e un ligando inferiore ancorato all'anello attraverso un anello nucleotidico (Fig. 1a)2. Il ligando superiore contiene la reattività chimica, partecipando direttamente alle reazioni, mentre il ligando inferiore fornisce specificità funzionale3,4,5. Esistono tre diverse famiglie di ligandi inferiori; benzimidazoli, purine e fenoli5. La natura di questo ligando è importante poiché enzimi appartenenti a specie diverse possono richiedere ligandi inferiori diversi per essere attivi3,4,6. La vitamina B12 è coinvolta in un'ampia varietà di processi metabolici e per molti organismi è un cofattore essenziale per la reazione enzimatica finale della via di biosintesi della l-metionina nel citoplasma7,8. Nonostante i suoi molteplici ruoli nelle cellule eucariotiche e procariotiche, solo un piccolo gruppo di microrganismi è in grado di produrre vitamina B12. Tuttavia, la sua sintesi è energeticamente costosa e richiede circa 30 passaggi enzimatici9. Di conseguenza, i microrganismi hanno sviluppato meccanismi per assorbire le cobalamine esogene, chiamato via di salvataggio. Nei batteri Gram-negativi, la traslocazione delle cobalamine presenta sfide poiché è necessario attraversare tre diversi compartimenti: la membrana esterna (OM), il periplasma e la membrana interna (IM). Il sistema di trasporto della B12 meglio caratterizzato nei Gram-negativi è quello dell'Escherichia coli, che comprende il trasportatore OM TonB-dipendente (TBDT) BtuB, la proteina legante periplasmatica BtuF e il trasportatore BtuCD ABC situato nell'IM10,11,12.

a Diagrammi che mostrano le strutture dei corrinoidi utilizzati per la cristallografia. Il ligando inferiore è raffigurato in azzurro nella conformazione “base-on”. Le catene laterali dell'anello corrin sono etichettate con lettere in rosso. b Organizzazione genetica del sistema di trasporto B12 in E. coli (btuBFCD) e dei tre loci omologhi in B. theta, che mostra le posizioni delle proteine ​​BtuB (giallo), BtuG (blu) e BtuH (rosa), si noti che BtuG1 ha un Dominio BtuH fuso. I triangoli rosa rappresentano i riboswitch B12-dipendenti e i terminatori di trascrizione dei lecca-lecca neri. I trasportatori ABC della membrana interna sono in verde. c Gel SDS che mostra bande rosa tenui, indicate con un asterisco sul pannello di sinistra, corrispondente a CNCbl. Il campione bollito mostra anche una banda di mobilità inferiore minore (~ 15% del campione) che corrisponde alla frazione di BtuG2 che ha perso CNCbl dopo l'ebollizione. Il pannello di destra mostra lo stesso gel dopo la colorazione Coomassie (B, bollito; NB, non bollito). I gel sono rappresentativi di tre repliche indipendenti, gel non ritagliati nei dati di origine. d Rappresentazione cartoon di BtuG2 (in colore arcobaleno, terminale N in blu) legato a CNCbl (magenta). Si noti che il ligando inferiore è rivolto verso l'esterno (pannello di destra). e Primo piano dei residui che formano legami idrogeno (linee tratteggiate nere) con CNCbl.