9 research outputs found
Interaction between ribosomes and SecYEG/YidC in bacteria
No full textElke levende cel wordt omgegeven door een membraan dat het binnenste van de cel scheidt van de omgeving. In het membraan bevinden zich eiwitten die functies uitvoeren die essentieel zijn voor het overleven van de cel.
Een centrale vraag is hoe deze membraaneiwitten in het membraan terechtkomen zonder dat de integriteit van de cel verloren gaat. Belangrijk inzicht hierin is met name verkregen door dit proces te bestuderen in bacteriën, waarin het op een vergelijkbare manier verloopt als in menselijke cellen. Membraaneiwitten worden in de cel gesynthetiseerd door ribosomen en vervolgens naar het in het membraan gelegen Sec-translocon gebracht. Naast het Sec-translocon kan ook het zogenaamde YidC insertase membraaneiwitten inserteren. Uit het proefschrift van Zht Cheng Wu blijkt dat de binding van ribosomen aan het Sec-translocon of het YidC insertase een kritische stap is gedurende de vroege stadia van membraaninsertie. Ribosomen binden alleen specifiek aan het Sec-translocon of YidC wanneer ze geladen zijn met nieuw aangemaakte membraaneiwitten. Sommige bacteriën beschikken over meerdere YidC insertases met verschillende functies. Anders dan voorheen werd gesuggereerd blijken deze YidC insertases op een gelijke manier ribosomen te binden. De functionele verschillen moeten daarom gelegen zijn in substraatspecificiteit en niet in het werkingsmechanisme. Deze nieuwe inzichten zijn van belang voor, bijvoorbeeld, de verdere ontwikkeling van antibiotica gericht tegen het membraaneiwit insertie proces, een activiteit die essentieel is voor de levensvatbaarheid van de cel.
Every living cell is surrounded by a membrane that separates the inside of the cell from the environment. Embedded in this membrane are proteins that fulfill functions that are essential for the survival of the cell. A central question is how these membrane proteins are incorporated in the membrane without compromising the integrity of the cell. Insight in this membrane insertion process is largely obtained by studies in bacteria, where it occurs in a similar way as in human cells. Membrane proteins are synthesized at ribosomes inside the cell and subsequently transferred to the membrane embedded Sec-translocon. In addition to the Sec-translocon also the so-called YidC insertase can insert membrane proteins. The thesis of Zht Cheng Wu shows that binding of ribosomes to the Sec-translocon or YidC insertase is a critical step during the early stages of membrane protein insertion. Ribosomes only bind specifically to the Sec-translocon or YidC insertase when they are charged with newly synthesized membrane proteins. Some bacteria have multiple YidC insertases with different functions. In contrast to previous suggestions, these YidC insertases appear to bind ribosomes in a similar fashion. Therefore the functional difference between these YidC insertases must be due to their substrate specificity rather than their mechanism of membrane insertion. These new insights are important for further development of antibiotics against the membrane insertion process, an activity that is essential for the survival of the cell.
Interaction between ribosomes and SecYEG/YidC in bacteria
No full textElke levende cel wordt omgegeven door een membraan dat het binnenste van de cel scheidt van de omgeving. In het membraan bevinden zich eiwitten die functies uitvoeren die essentieel zijn voor het overleven van de cel. Een centrale vraag is hoe deze membraaneiwitten in het membraan terechtkomen zonder dat de integriteit van de cel verloren gaat. Belangrijk inzicht hierin is met name verkregen door dit proces te bestuderen in bacteriën, waarin het op een vergelijkbare manier verloopt als in menselijke cellen. Membraaneiwitten worden in de cel gesynthetiseerd door ribosomen en vervolgens naar het in het membraan gelegen Sec-translocon gebracht. Naast het Sec-translocon kan ook het zogenaamde YidC insertase membraaneiwitten inserteren. Uit het proefschrift van Zht Cheng Wu blijkt dat de binding van ribosomen aan het Sec-translocon of het YidC insertase een kritische stap is gedurende de vroege stadia van membraaninsertie. Ribosomen binden alleen specifiek aan het Sec-translocon of YidC wanneer ze geladen zijn met nieuw aangemaakte membraaneiwitten. Sommige bacteriën beschikken over meerdere YidC insertases met verschillende functies. Anders dan voorheen werd gesuggereerd blijken deze YidC insertases op een gelijke manier ribosomen te binden. De functionele verschillen moeten daarom gelegen zijn in substraatspecificiteit en niet in het werkingsmechanisme. Deze nieuwe inzichten zijn van belang voor, bijvoorbeeld, de verdere ontwikkeling van antibiotica gericht tegen het membraaneiwit insertie proces, een activiteit die essentieel is voor de levensvatbaarheid van de cel
Interaction between ribosomes and SecYEG/YidC in bacteria
No full textElke levende cel wordt omgegeven door een membraan dat het binnenste van de cel scheidt van de omgeving. In het membraan bevinden zich eiwitten die functies uitvoeren die essentieel zijn voor het overleven van de cel. Een centrale vraag is hoe deze membraaneiwitten in het membraan terechtkomen zonder dat de integriteit van de cel verloren gaat. Belangrijk inzicht hierin is met name verkregen door dit proces te bestuderen in bacteriën, waarin het op een vergelijkbare manier verloopt als in menselijke cellen. Membraaneiwitten worden in de cel gesynthetiseerd door ribosomen en vervolgens naar het in het membraan gelegen Sec-translocon gebracht. Naast het Sec-translocon kan ook het zogenaamde YidC insertase membraaneiwitten inserteren. Uit het proefschrift van Zht Cheng Wu blijkt dat de binding van ribosomen aan het Sec-translocon of het YidC insertase een kritische stap is gedurende de vroege stadia van membraaninsertie. Ribosomen binden alleen specifiek aan het Sec-translocon of YidC wanneer ze geladen zijn met nieuw aangemaakte membraaneiwitten. Sommige bacteriën beschikken over meerdere YidC insertases met verschillende functies. Anders dan voorheen werd gesuggereerd blijken deze YidC insertases op een gelijke manier ribosomen te binden. De functionele verschillen moeten daarom gelegen zijn in substraatspecificiteit en niet in het werkingsmechanisme. Deze nieuwe inzichten zijn van belang voor, bijvoorbeeld, de verdere ontwikkeling van antibiotica gericht tegen het membraaneiwit insertie proces, een activiteit die essentieel is voor de levensvatbaarheid van de cel.Every living cell is surrounded by a membrane that separates the inside of the cell from the environment. Embedded in this membrane are proteins that fulfill functions that are essential for the survival of the cell. A central question is how these membrane proteins are incorporated in the membrane without compromising the integrity of the cell. Insight in this membrane insertion process is largely obtained by studies in bacteria, where it occurs in a similar way as in human cells. Membrane proteins are synthesized at ribosomes inside the cell and subsequently transferred to the membrane embedded Sec-translocon. In addition to the Sec-translocon also the so-called YidC insertase can insert membrane proteins. The thesis of Zht Cheng Wu shows that binding of ribosomes to the Sec-translocon or YidC insertase is a critical step during the early stages of membrane protein insertion. Ribosomes only bind specifically to the Sec-translocon or YidC insertase when they are charged with newly synthesized membrane proteins. Some bacteria have multiple YidC insertases with different functions. In contrast to previous suggestions, these YidC insertases appear to bind ribosomes in a similar fashion. Therefore the functional difference between these YidC insertases must be due to their substrate specificity rather than their mechanism of membrane insertion. These new insights are important for further development of antibiotics against the membrane insertion process, an activity that is essential for the survival of the cell
Conformational Dynamics of the Plug Domain of the SecYEG Protein-conducting Channel
No full textThe central pore of the SecYEG preprotein-conducting channel is closed at the periplasmic face of the membrane by a plug domain. To study its conformational dynamics, the plug was labeled site-specifically with an environment-sensitive fluorophore. In the presence of a stable preprotein translocation intermediate, the SecY plug showed an enhanced solvent exposure consistent with a displacement from the hydrophobic central pore region. In contrast, binding and insertion of a ribosome-bound nascent membrane protein did not alter the plug conformation. These data indicate different plug dynamics depending on the ligand bound state of the SecYEG channel.
The YidC/Oxa1/Alb3 protein family: common principles and distinct features
No full textThe members of the YidC/Oxa1/Alb3 protein family are evolutionary conserved in all three domains of life. They facilitate the insertion of membrane proteins into bacterial, mitochondrial, and thylakoid membranes and have been implicated in membrane protein folding and complex formation. The major classes of substrates are small hydrophobic subunits of large energy-transducing complexes involved in respiration and light capturing. All YidC-like proteins share a conserved membrane region, whereas the N- and C-terminal regions are diverse and fulfill accessory functions in protein targeting.
Competitive Binding of the SecA ATPase and Ribosomes to the SecYEG Translocon
No full textDuring co-translational membrane insertion of membrane proteins with large periplasmic domains, the bacterial SecYEG complex needs to interact both with the ribosome and the SecA ATPase. Although the binding sites for SecA and the ribosome overlap, it has been suggested that these ligands can interact simultaneously with SecYEG. We used surface plasmon resonance and fluorescence correlation spectroscopy to examine the interaction of SecA and ribosomes with the SecYEG complex present in membrane vesicles and the purified SecYEG complex present in a detergent-solubilized state or reconstituted into nanodiscs. Ribosome binding to the SecYEG complex is strongly stimulated when the ribosomes are charged with nascent chains of the monotopic membrane protein FtsQ. This binding is competed by an excess of SecA, indicating that binding of SecA and ribosomes to SecYEG is mutually exclusive.
Interaction of Streptococcus mutans YidC1 and YidC2 with Translating and Nontranslating Ribosomes
No full text<p>The YidC/OxaI/Alb3 family of membrane proteins is involved in the biogenesis of integral membrane proteins in bacteria, mitochondria, and chloroplasts. Gram-positive bacteria often contain multiple YidC paralogs that can be subdivided into two major classes, namely, YidC1 and YidC2. The Streptococcus mutans YidC1 and YidC2 proteins possess C-terminal tails that differ in charges (+9 and +14) and lengths (33 and 61 amino acids). The longer YidC2 C terminus bears a resemblance to the C-terminal ribosome-binding domain of the mitochondrial OxaI protein and, in contrast to the shorter YidC1 C terminus, can mediate the interaction with mitochondrial ribosomes. These observations have led to the suggestion that YidC1 and YidC2 differ in their abilities to interact with ribosomes. However, the interaction with bacterial translating ribosomes has never been addressed. Here we demonstrate that Escherichia coli ribosomes are able to interact with both YidC1 and YidC2. The interaction is stimulated by the presence of a nascent membrane protein substrate and abolished upon deletion of the C-terminal tail, which also abrogates the YidC-dependent membrane insertion of subunit c of the F1F0-ATPase into the membrane. It is concluded that both YidC1 and YidC2 interact with ribosomes, suggesting that the modes of membrane insertion by these membrane insertases are similar.</p>
Elucidating the Native Architecture of the YidC: Ribosome Complex
No full textMembrane protein biogenesis in bacteria occurs via dedicated molecular systems SecYEG and YidC that function independently and in cooperation. YidC belongs to the universally conserved Oxa1/Alb3/YidC family of membrane insertases and is believed to associate with translating ribosomes at the membrane surface. Here, we have examined the architecture of the YidC:ribosome complex formed upon YidC-mediated membrane protein insertion. Fluorescence correlation spectroscopy was employed to investigate the complex assembly under physiological conditions. A slightly acidic environment stimulates binding of detergent-solubilized YidC to ribosomes due to electrostatic interactions, while YidC acquires specificity for translating ribosomes at pH-neutral conditions. The nanodisc reconstitution of the YidC to embed it into a native phospholipid membrane environment strongly enhances the YidC:ribosome complex formation. A single copy of YidC suffices for the binding of translating ribosome both in detergent and at the lipid membrane interface, thus being the minimal functional unit. Data reveal molecular details on the insertase functioning and interactions and suggest a new structural model for the YidC:ribosome complex.
Analysis of the Interaction Between Membrane Proteins and Soluble Binding Partners by Surface Plasmon Resonance
No full textThe interaction between membrane proteins and their (protein) ligands is conventionally investigated by nonequilibrium methods such as co-sedimentation or pull-down assays. Surface Plasmon Resonance can be used to monitor such binding events in real-time using isolated membranes immobilized to a surface providing insights in the kinetics of binding under equilibrium conditions. This application provides a fast, automated way to detect interacting species and to determine the kinetics and affinity (K d) of the interaction
