双组分系统CopRS通过磷酸酶机制维持铜绿假单胞菌周浆内的游离铜水平( The Two-Component System CopRS Maintains Subfemtomolar Levels of Free Copper in the Periplasm of Pseudomonas aeruginosa Using a Phosphatase-Based Mechanism )

L Novoa-Aponte C Xu FC Soncini JM Argüello

双组分系统控制革兰氏阴性菌周质铜稳态。在具有特征的系统中，如大肠杆菌CUSR，当Cu结合到CusS的周质传感区时，传感器的胞质磷酸化转移结构域磷酸化响应调节因子CUSR。这驱动了外排转运体、伴侣和氧化还原酶的表达来改善金属毒性效应。在这里，我们表明铜绿假单胞菌双组分传感器组氨酸激酶CopS表现出一种依赖于铜的磷酸酶活性，当周质铜水平低于CopS的激活阈值时，它将CopR维持在非磷酸化状态。当铜与传感器结合时，磷酸酶活性被阻断，磷酸化的CopR激活CopRS调节子的转录。突变实验表明,与野生型细胞相比,cops菌株表现出最大的CopRS调控子的表达,较低的细胞内Cu水平,以及较高的Cu耐受性。CopS的不变磷酸受体残基His235不是磷酸酶活性所必需的，而是其对Cu的依赖性所必需的。CopS的周质结构域在其二聚体界面上结合两个Cu离子来感知金属。基于CusS结构（四个Ag结合位点）的CopS同源性建模清楚地支持了两个体系中不同的结合化学计量。有趣的是,CopS以3×10M的亲和力结合Cu+/2+,表明周质中没有游离（水合）Cu+/2+。铜是氧化还原酶中必需的辅因子。当铜游离时，它是有毒的，会使蛋白质金属错配，并产生有害的自由基。因此，铜超载是真核细胞用来对抗病原体的一种策略。细菌已经开发了铜感应转录因子来控制铜的动态平衡。细胞被膜是第一个必须应付铜应力的隔室。专用的双组分系统控制周质对金属过载的响应。本文表明，假单胞菌属铜敏感双组分系统的传感器激酶具有信号依赖的磷酸酶活性，控制其同源响应调节因子的激活，不同于以往所描述的周质铜传感器。重要的是，数据显示该系统是由铜水平激活的，与细胞周质中游离铜的缺乏相容。这些观察强调了在细菌中进化出的管理铜细胞分布的分子机制的多样性。

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