Nik operon

Operon nik jest operonem niezbędnym do wychwytu jonów niklu do komórki. Jest obecny w wielu bakteriach, ale był szeroko badany w Helicobacter pylori . Nikiel jest niezbędnym składnikiem odżywczym dla wielu mikroorganizmów, gdzie bierze udział w różnych procesach komórkowych. Jednak nadmierny poziom jonów niklu w komórce może być śmiertelny dla komórki. Stężenie jonów niklu w komórce jest regulowane przez nik .

Struktura operonu nik

Operon nik składa się z sześciu genów. Pierwsze pięć genów nikABCDE koduje składniki typowego układu transportowego ABC, a ostatni gen nikR koduje białko wiążące DNA, które hamuje transkrypcję nikABCDE , gdy obecna jest wystarczająca ilość Ni2 ^{+ .} Gen nikR znajduje się 5 pz poniżej końca nikE , transkrybowany w tym samym kierunku co nikABCDE . Poniższa tabela podsumowuje strukturę operonu nik :

Gen	Kodowane białko	Rola funkcjonalna
nikA	Transporter ABC Ni ²⁺ składnik wiążący	wiąże Ni ²⁺ w peryplazmie i przenosi go do permeazy ; może również odgrywać rolę w chemotaksji z dala od toksycznych stężeń niklu
nikB & nikC	Składniki permeazy transportera ABC	transport Ni ²⁺ + przez błonę wewnętrzną
nikD i nikE	Składniki wiążące ATP transportera ABC	hydrolizuje ATP w celu dostarczenia energii do procesu transportu
nikR	regulator transkrypcji operonu nikABCDE	obniża ekspresję operonu nik w obecności nadmiaru jonów Ni ²⁺

Rozporządzenie

Rozporządzenie nikR

Regulacja ekspresji genu nikR jest realizowana przez dwa promotory . Pierwszym z nich jest regulacja FNR . Kontrolowana przez FNR regulacja nikABCDE – nikR zachodzi w skrzynce FNR znajdującej się powyżej nikA w przypuszczalnym miejscu wiązania NikR. Drugi element promotora regulujący nikR występuje 51 bp powyżej miejsca startu transkrypcji nikR i skutkuje konstytutywną ekspresją na niskim poziomie. Istnieją również dowody na to, że nikR jest częściowo autoregulowana.

pobierania Ni ²⁺

Ni ²⁺ jest pobierany do komórek prokariotycznych przez jeden z dwóch typów systemów transportowych o wysokim powinowactwie. Pierwsza metoda wykorzystuje transportery typu ABC (omówione w tym artykule), a druga wykorzystuje permeazy metali przejściowych (takie jak HoxN z Ralstonia eutropha ). System transporterów typu ABC składa się z pięciu białek, NikA-E, które przeprowadzają zależny od ATP transport Ni2 ⁺ . NikA jest rozpuszczalnym, peryplazmatycznym białkiem wiążącym Ni; NikB i NikC tworzą pory przezbłonowe do przechodzenia Ni; a NikD i NikE hydrolizują ATP i łączą tę energię z transportem Ni ²⁺ . Kiedy Ni ²⁺ jest dostępny w nadmiarze, białko NikR hamuje transkrypcję nikABCDE .

Regulacja wychwytu jonów niklu przez składniki operonu nik

Represja przez wiązanie NikR

Korzystając z przeszukiwania bazy danych sekwencji opartej na profilach, wykazano, że NikR jest członkiem rodziny czynników transkrypcyjnych wstęga-helisa-helisa (RHH). Wykazano, że N-końcowa domena NikR jest odpowiedzialna za wiązanie z DNA i że wiąże się tylko w obecności Ni ²⁺ . NikR ma dwa miejsca wiązania z jonami Ni ²⁺ . Wiązanie Ni2 ⁺ w stężeniach, które pozwalają na pełne zajęcie tylko miejsc o wysokim powinowactwie, jest wystarczające do związania operatora, ale powinowactwo do operatora jest zwiększone 1000-krotnie, a ślady operatora są większe, gdy oba miejsca wiązania niklu są zajęte. Wyniki te, w połączeniu z szacunkami wewnątrzkomórkowego Ni ²⁺ i NikR prowadzą do wniosku, że NikR jest w stanie wyczuwać Ni ²⁺ i regulować ekspresję operonu nik w całym zakresie stężeń wewnątrzkomórkowych Ni ²⁺ , od zaledwie jednej do nawet 10 000 cząsteczek na komórkę.

Zobacz też