Structural Insights into the HWE Histidine Kinase Family: The Brucella Blue Light-Activated Histidine Kinase Domain

Autores
Rinaldi, Jimena Julieta; Arrar, Mehrnoosh; Sycz, Gabriela; Cerutti, Maria Laura; Berguer, Paula Mercedes; Paris, Gastón; Estrin, Dario Ariel; Marti, Marcelo Adrian; Klinke, Sebastian; Goldbaum, Fernando Alberto
Año de publicación
2016
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
In response to light, as part of a two-component system, the Brucella blue light-activated histidine kinase (LOV-HK) increases its autophosphorylation, modulating the virulence of this microorganism. The Brucella histidine kinase (HK) domain belongs to the HWE family, for which there is no structural information. The HWE family is exclusively present in proteobacteria and usually coupled to a wide diversity of light sensor domains. This work reports the crystal structure of the Brucella HK domain, which presents two different dimeric assemblies in the asymmetric unit: one similar to the already described canonical parallel homodimers (C) and the other, an antiparallel non-canonical (NC) dimer, each with distinct relative subdomain orientations and dimerization interfaces. Contrary to these crystallographic structures and unlike other HKs, in solution, the Brucella HK domain is monomeric and still active, showing an astonishing instability of the dimeric interface. Despite this instability, using cross-linking experiments, we show that the C dimer is the functionally relevant species. Mutational analysis demonstrates that the autophosphorylation activity occurs in cis. The different relative subdomain orientations observed for the NC and C states highlight the large conformational flexibility of the HK domain. Through the analysis of these alternative conformations by means of molecular dynamics simulations, we also propose a catalytic mechanism for Brucella LOV-HK.
Fil: Rinaldi, Jimena Julieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina
Fil: Arrar, Mehrnoosh. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina
Fil: Sycz, Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina
Fil: Cerutti, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Plataforma Argentina de Biología Estructural y Metabolómica PLABEM; Argentina
Fil: Berguer, Paula Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina
Fil: Paris, Gastón. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina
Fil: Estrin, Dario Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina
Fil: Marti, Marcelo Adrian. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Klinke, Sebastian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Plataforma Argentina de Biología Estructural y Metabolómica PLABEM; Argentina
Fil: Goldbaum, Fernando Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Plataforma Argentina de Biología Estructural y Metabolómica PLABEM; Argentina
Materia
SIGNAL TRANSDUCTION
TWO-COMPONENT SYSTEM
X-RAY CHRYSTALLOGRAPHY
MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS
AUTOPHOSPHORYLATION MECHANISM
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
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Plataforma Argentina de Biología Estructural y Metabolómica PLABEM; ArgentinaElsevier2016-02-02info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/23775Rinaldi, Jimena Julieta; Arrar, Mehrnoosh; Sycz, Gabriela; Cerutti, Maria Laura; Berguer, Paula Mercedes; et al.; Structural Insights into the HWE Histidine Kinase Family: The Brucella Blue Light-Activated Histidine Kinase Domain; Elsevier; Journal Of Molecular Biology; 428; 6; 02-2-2016; 1165-11790022-28361089-8638CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022283616000814info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1016/j.jmb.2016.01.026info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-10-15T15:03:14Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/23775instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-10-15 15:03:15.137CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
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