POTRA domains of the TamA insertase interact with the outer membrane and modulate membrane properties.


Journal

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
ISSN: 1091-6490
Titre abrégé: Proc Natl Acad Sci U S A
Pays: United States
ID NLM: 7505876

Informations de publication

Date de publication:
09 Jul 2024
Historique:
medline: 3 7 2024
pubmed: 3 7 2024
entrez: 3 7 2024
Statut: ppublish

Résumé

The outer membrane (OM) of gram-negative bacteria serves as a vital organelle that is densely populated with OM proteins (OMPs) and plays pivotal roles in cellular functions and virulence. The assembly and insertion of these OMPs into the OM represent a fundamental process requiring specialized molecular chaperones. One example is the translocation and assembly module (TAM), which functions as a transenvelope chaperone promoting the folding of specific autotransporters, adhesins, and secretion systems. The catalytic unit of TAM, TamA, comprises a catalytic β-barrel domain anchored within the OM and three periplasmic polypeptide-transport-associated (POTRA) domains that recruit the TamB subunit. The latter acts as a periplasmic ladder that facilitates the transport of unfolded OMPs across the periplasm. In addition to their role in recruiting the auxiliary protein TamB, our data demonstrate that the POTRA domains mediate interactions with the inner surface of the OM, ultimately modulating the membrane properties. Through the integration of X-ray crystallography, molecular dynamic simulations, and biomolecular interaction methodologies, we located the membrane-binding site on the first and second POTRA domains. Our data highlight a binding preference for phosphatidylglycerol, a minor lipid constituent present in the OM, which has been previously reported to facilitate OMP assembly. In the context of the densely OMP-populated membrane, this association may serve as a mechanism to secure lipid accessibility for nascent OMPs through steric interactions with existing OMPs, in addition to creating favorable conditions for OMP biogenesis.

Identifiants

pubmed: 38959031
doi: 10.1073/pnas.2402543121
doi:

Substances chimiques

Bacterial Outer Membrane Proteins 0
Escherichia coli Proteins 0
Molecular Chaperones 0

Types de publication

Journal Article

Langues

eng

Sous-ensembles de citation

IM

Pagination

e2402543121

Subventions

Organisme : Canadian Government | Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC)
ID : RGPIN-2017-06091
Organisme : Canadian Government | Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC)
ID : RGPIN-2022-03958
Organisme : FRQ | Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FRQNT)
ID : 2019-NC-253753

Déclaration de conflit d'intérêts

Competing interests statement:The authors declare no competing interest.

Auteurs

Abdelkader Mellouk (A)

Institut National de la Rechyuerche Scientifique (INRS), Centre Armand-Frappier Santé Biotechnologie, Laval, QC H7V 1B7, Canada.
Regroupement Québécois de recherche sur la fonction, la structure et l'ingénierie des protéines (PROTEO), Université du Québec à Montréal, Montréal, QC H2X 3Y7, Canada.

Paul Jaouen (P)

Regroupement Québécois de recherche sur la fonction, la structure et l'ingénierie des protéines (PROTEO), Université du Québec à Montréal, Montréal, QC H2X 3Y7, Canada.
Faculty of Medicine, Department of Ophthalmology and Otolaryngology-Head and Neck Surgery, centre hospitalier universitaire de Québec, Université Laval, Québec City, QC G1S 4L8, Canada.

Louis-Jacques Ruel (LJ)

Regroupement Québécois de recherche sur la fonction, la structure et l'ingénierie des protéines (PROTEO), Université du Québec à Montréal, Montréal, QC H2X 3Y7, Canada.
Département de Biochimie, de Microbiologie et de Bio-informatique, Université Laval, Québec City, QC G1V 0A6, Canada.
Institut de Biologie Intégrative et des Systèmes, Université Laval, Québec City, QC G1V 0A6, Canada.

Michel Lê (M)

Institut National de la Rechyuerche Scientifique (INRS), Centre Armand-Frappier Santé Biotechnologie, Laval, QC H7V 1B7, Canada.
Regroupement Québécois de recherche sur la fonction, la structure et l'ingénierie des protéines (PROTEO), Université du Québec à Montréal, Montréal, QC H2X 3Y7, Canada.

Cyrielle Martini (C)

Institut National de la Rechyuerche Scientifique (INRS), Centre Armand-Frappier Santé Biotechnologie, Laval, QC H7V 1B7, Canada.
Regroupement Québécois de recherche sur la fonction, la structure et l'ingénierie des protéines (PROTEO), Université du Québec à Montréal, Montréal, QC H2X 3Y7, Canada.

Trevor F Moraes (TF)

Department of Biochemistry, University of Toronto, Toronto, ON M5G 1M1, Canada.

Majida El Bakkouri (M)

National Research Council Canada, Human Health Therapeutics, Montréal, QC H4P 2R2, Canada.

Patrick Lagüe (P)

Regroupement Québécois de recherche sur la fonction, la structure et l'ingénierie des protéines (PROTEO), Université du Québec à Montréal, Montréal, QC H2X 3Y7, Canada.
Département de Biochimie, de Microbiologie et de Bio-informatique, Université Laval, Québec City, QC G1V 0A6, Canada.
Institut de Biologie Intégrative et des Systèmes, Université Laval, Québec City, QC G1V 0A6, Canada.

Elodie Boisselier (E)

Regroupement Québécois de recherche sur la fonction, la structure et l'ingénierie des protéines (PROTEO), Université du Québec à Montréal, Montréal, QC H2X 3Y7, Canada.
Faculty of Medicine, Department of Ophthalmology and Otolaryngology-Head and Neck Surgery, centre hospitalier universitaire de Québec, Université Laval, Québec City, QC G1S 4L8, Canada.

Charles Calmettes (C)

Institut National de la Rechyuerche Scientifique (INRS), Centre Armand-Frappier Santé Biotechnologie, Laval, QC H7V 1B7, Canada.
Regroupement Québécois de recherche sur la fonction, la structure et l'ingénierie des protéines (PROTEO), Université du Québec à Montréal, Montréal, QC H2X 3Y7, Canada.

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