Критический участок флагеллина FlaA способствует формированию нити жгутика Vibrio cholerae

Vibrio cholerae — грамотрицательная бактерия с монотрихиальным жгутиком, вызывающая у человека холеру. Подвижность, обеспечиваемая жгутиком, является неотъемлемой частью жизненного цикла бактерии как в организме хозяина, так и в водной среде. Жгутиковая нить состоит из пяти субъединиц флагеллина (FlaA, FlaB, FlaC, FlaD и FlaE), однако только FlaA необходим и достаточен для формирования нити. Ген flaA транскрибируется с жгутикового промотора III класса, тогда как остальные четыре гена флагеллинов — с промоторов IV класса. Тем не менее экспрессия flaA с промотора IV класса также обеспечивала подвижность штамма, в котором отсутствовали все пять флагеллинов (ΔflaA-E). Кроме того, FlaA из V. parahaemolyticus (77% идентичности) обеспечивал подвижность штамма ΔflaA-E, тогда как FlaA из V. vulnificus (75% идентичности) этого не делал. Это указывает на то, что аминокислотная последовательность FlaA определяет его критическую роль в синтезе жгутика. Исследование химерных белков, состоящих из различных доменов FlaA и FlaD или FlaA из V. parahaemolyticus, показало, что N-концевой домен D0 содержит важный участок, необходимый для функционирования FlaA. Дальнейший анализ химерных белков FlaA–FlaD выявил остаток лизина, присутствующий в положении 145 у других флагеллинов, но отсутствующий у FlaA; этот остаток может препятствовать формированию однонитчатой структуры. Кроме того, встраивание участка D0 FlaA из аминокислот 87–153 в FlaA из V. parahaemolyticus обеспечивало формирование однонитчатой структуры, но не восстанавливало подвижность, по-видимому, из-за отсутствия изгиба нити. Эти результаты выявляют остатки в домене D0, которые позволяют FlaA сворачиваться в функциональную структуру нити, и указывают на то, что FlaA способствует правильному сворачиванию остальных флагеллинов.

Значимость: Vibrio cholerae вызывает тяжёлое диарейное заболевание — холеру. Способность бактерии плавать обеспечивается вращением полярного жгутика; эта подвижность необходима для развития заболевания и сохранения бактерии в окружающей среде. Полученные данные объясняют, каким образом один специфический флагеллин — FlaA — в составе структуры из нескольких флагеллинов обеспечивает формирование жгутиковой нити и тем самым позволяет V. cholerae плавать. Эти знания могут способствовать разработке более безопасных вакцин и потенциальных средств лечения, подавляющих холеру.