Funktionelle Dissektion des Übertragermoduls der Histidinkinase NtrB in Escherichia coli

Die Signaltransduktion durch Zwei-Komponenten-Systeme beinhaltet die Phosphorylierung und damit die Aktivierung des Antwortregulators durch die zugehörige Histidinkinase. Bifunktionale Histidinkinasen haben zwei gegensätzliche Aktivitäten: Je nach den Umwelteinflüssen fördern sie entweder die Phosphorylierung oder stimulieren die rasche Dephosphorylierung des Antwortregulators. Um den Mechanismus dieses Schalts zu bestimmen, analysierten wir die Domänenorganisation der bifunktionalen Histidinkinase NtrB. Basierend auf Sequenzanpassungen mit anderen Histidinkinasen und einer Deletionsanalyse definierten wir drei separate Subdomänen des Übertragermoduls, die H-Domäne (Aminosäuren 123-221), die N-Domäne (Aminosäuren 221-269) und die G-Domäne (Aminosäuren 269-349). Das Übertragermodul, wenn es separiert exprimiert wurde, zeigte einen konstitutiven positiven Phänotyp. Im Gegensatz dazu zeigt die H-Domäne in Abwesenheit der G-Domäne einen konstitutiven negativen Phänotyp. Diese negative regulatorische Aktivität der H-Domäne wird durch die G-Domäne inhibiert. Die G-Domäne könnte physisch entkoppelt werden; wenn sie zusammen mit dem H-N-Fragment coexprimiert wird, wird der konstitutive positive Phänotyp des Übertragers wiederhergestellt. Wir demonstrieren in vitro, dass der konstitutive negative Phänotyp der Fragmente ohne die G-Domäne durch Stimulation der Dephosphorylierung des Antwortregulators NtrC-P verursacht wird. Basierend auf unserer Analyse schlagen wir vor, dass die Funktion der Sensor-Domäne darin besteht, die Wechselwirkung der H- und G-Domänen zu steuern. Wenn diese Subdomänen interagieren, wirkt NtrB als positiver Regulator; wenn sie nicht interagieren können, wirkt NtrB als negativer Regulator.