fis

W przypadku innych zastosowań zobacz Fis (ujednoznacznienie) .

Identyfikatory struktury homodimeru
białka wiążącego DNA Fis
Fis K36E
Organizm	E coli
Symbol	fis
UniProt	P0A6R3
Szukaj Struktury Model szwajcarski Domeny InterPro

fis jest genem E. coli kodującym białko Fis (lub FIS ). Regulacja tego genu jest bardziej złożona niż w przypadku większości innych genów w genomie E. coli , ponieważ Fis jest ważnym białkiem regulującym ekspresję innych genów. Przypuszcza się, że fis jest regulowany przez H-NS , IHF i CRP . Reguluje również własną ekspresję ( autoregulacja ). Fis jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych białek wiążących DNA w Escherichia coli w warunkach wzrostu bogatych w składniki odżywcze.

Historia

Fis został po raz pierwszy odkryty ze względu na swoją rolę w stymulowaniu katalizowanej przez gin inwersji segmentu G genomu faga Mu. Fis został pierwotnie zidentyfikowany jako czynnik stymulujący inwersję homologicznych miejscowo specyficznych rekombinaz DNA Salmonella i Gin, odpowiednio, Salmonelli i faga Mu . Niedawno wykazano, że to małe, zasadowe białko zginające DNA działa w wielu innych reakcjach, w tym w rekombinacji specyficznej dla miejsca faga lambda, aktywacji transkrypcyjnej operonów rRNA i tRNA, tłumieniu własnej syntezy i replikacji DNA kierowanej przez oriC. Stężenia Fis w komórkach różnią się ogromnie w różnych warunkach wzrostu, co może mieć ważne implikacje regulacyjne dla fizjologicznej roli Fis w tych różnych reakcjach.

Struktura

Fis struktura białka

Strukturalnie Fis fałduje się w cztery α-helisy (A – D) i β-spinkę do włosów . Helisy A i B zapewniają kontakty między monomerami Fis, ułatwiając tworzenie dimerów, podczas gdy helisy C i D tworzą motyw helisa-zwrot-helisa , który jest niezbędny do wiązania DNA.

Właściwości i funkcje

Fis jest bardzo ważnym małym białkiem związanym z nukleotydami, które odgrywa rolę we wpływaniu na strukturę chromosomu bakteryjnego i inicjacji replikacji DNA. Jest to białko związane z nukleoidami w Escherichia coli, które występuje obficie podczas wczesnego wykładniczego wzrostu w bogatej pożywce, ale brakuje go w fazie stacjonarnej. Kiedy komórki w fazie stacjonarnej są podhodowane do bogatej pożywki, poziom Fis wzrasta z mniej niż 100 do ponad 50 000 kopii na komórkę przed pierwszym podziałem komórki. Gdy komórki wchodzą w wykładniczy wzrost, rodząca się synteza jest w dużej mierze wyłączona, a wewnątrzkomórkowe poziomy Fis zmniejszają się w funkcji podziału komórki. Synteza Fis również przejściowo wzrasta, gdy wykładniczo rosnące komórki są przesuwane do bogatszej pożywki. Wielkość piku syntezy Fis wydaje się odzwierciedlać zakres zmiany żywieniowej w górę. Poziomy mRNA fis bardzo przypominają wzorzec ekspresji białka, co sugeruje, że regulacja zachodzi głównie na poziomie transkrypcji. W regionie promotora fis obecne są dwa miejsca wiązania polimerazy RNA i co najmniej sześć miejsc wiązania Fis o wysokim powinowactwie. Ekspresja tego operonu fis jest ujemnie regulowana przez Fis in vivo, a oczyszczony Fis może zapobiegać tworzeniu stabilnego kompleksu przez polimerazę RNA na promotorze fis in vitro. Jednak autoregulacja tylko częściowo odpowiada za wzór ekspresji Fis. Wykazano, że wahania poziomów Fis służą jako wczesny sygnał przesunięcia żywieniowego w górę i są ważne w fizjologicznych rolach, jakie Fis odgrywa w komórce.

Rozporządzenie Fis

Negatywne superskręcenie DNA

Jest to globalne białko regulatorowe w Escherichia coli , które aktywuje transkrypcję rybosomalnego RNA ( rRNA ) poprzez wiązanie się z trzema miejscami aktywacji znajdującymi się powyżej promotora rRNA i zwiększa transkrypcję 5 do 10 razy in vivo . Nadekspresja Fis powoduje różny wpływ na wzrost komórek w zależności od warunków odżywczych. Białko nukleoidowe Fis wyróżnia się szybkim wzrostem tempa syntezy po przesunięciach składników odżywczych i jego obfitością w szybko rosnących komórkach E. coli.

Wiadomo, że Fis aktywuje transkrypcję rybosomalnego RNA, a także inne geny. Odgrywa bezpośrednią rolę w upstream aktywacji promotorów rRNA. Fis wiąże się z rekombinacyjną sekwencją wzmacniającą, która jest wymagana do stymulacji hin . Wykazano również, że zapobiega inicjacji replikacji DNA z oriC .

Wykazano, że sekwencje od 32 do 94 nukleotydów powyżej fis AUG są odpowiedzialne za ponad 100-krotne zwiększenie aktywności reporterowej translacji fis lacZ . W tym regionie element sekwencji AU wyśrodkowany 35 nukleotydów powyżej fis AUG zwiększa translację fis nawet 15-krotnie. Utworzenie przypuszczalnego elementu struktury drugorzędowej RNA rozpoczynającego się 50 nukleotydów powyżej AUG również pozytywnie wpływa na translację fis nawet 10-krotnie. Gen fis podlega transkrypcji z poprzedzającym go genem dusB kodującym enzym modyfikujący tRNA. Poziomy białka DusB są bardzo niskie nawet w warunkach, w których występuje wysoka transkrypcja operonu i wysoki poziom białka Fis.

Fis został uznany za bakteryjne białko architektoniczne chromatyny. Oprócz modulowania architektury chromatyny wiadomo, że wpływa na liczne promotory E. coli i kilku innych bakterii. Zarówno in vivo , jak i in vitro wskazują, że Fis działa jako represor transkrypcji promotora „mama”. Istnieją dane, które pokazują, że Fis pośredniczy w swoim represyjnym działaniu, odmawiając dostępu polimerazie RNA w promotorze matki . połączone Represyjny efekt Fis i wcześniej scharakteryzowane negatywne czynniki regulacyjne mogą być odpowiedzialne za wyciszenie genu przez większość czasu. Oprócz doprowadzenia do ogólnej regulacji w dół genomu Mu, zapewnia również wyciszenie korzystnego, ale potencjalnie śmiertelnego matki .

Fis jako krytyczny regulator ekspresji kapsułki. Fis bierze również udział w regulacji szeregu genów u gatunków bakterii, takich jak P. multocida , Enteroagregative Escherichia coli, organizmy podobne. Niektóre z tych genów zawierają ważne czynniki wirulencji.

Rola Fis w ruchliwości bakterii

Rola fis jest dobrze zbadana w E. coli, ale jej rola w pseudomonadach została zbadana tylko pobieżnie. Ostatnie badania na Enterobacteriaceae wykazały, że fis pozytywnie reguluje ruch wici bakterii. Obserwacje Pseudomonas putida wykazały , że zmniejszyła się migracja P. putida na wierzchołki korzeni jęczmienia, a tym samym konkurencyjność bakterii na korzeniach. Zaobserwowano również, że nadekspresja fis drastycznie zmniejsza motorykę pływacką i ułatwia tworzenie biofilmu P. putida. Możliwe, że podwyższona ekspresja Fis jest ważna w adaptacji P. putida podczas kolonizacji korzeni roślin poprzez promowanie tworzenia biofilmu, gdy migracja bakterii nie jest już korzystna.

Wykazano, że Fis jest niezbędny dla stabilności liniowego plazmidu pDSIUDi i wpływa na ruchliwość S. Typhi .

Bufory Fis zmniejszają ujemne superskręcenie w ekspresji tyrT i rrnA. Wymagane jest do tego górne miejsce wiązania FIS rrnA i jest prawdopodobne, że FIS umożliwia lokalną krzywiznę DNA. Patrz Travers i Muskhelishvili 2005 po więcej szczegółów.