Nature описав механізм транспорту ліпополісахаридів у грамнегативних бактерій

Дослідники отримали три структури зібраного комплексу Lpt, який переносить ліпополісахариди (LPS) через оболонку грамнегативних бактерій, а також структуру часткового комплексу. Робота показала молекулярні механізми, що контролюють формування активних білкових «містків» для такого транспорту, повідомляє Nature.

LPS синтезується на внутрішній мембрані бактерії, після чого має пройти через водний периплазматичний простір і зовнішню мембрану до поверхні клітини. Зовнішній шар цієї мембрани утворений LPS та перешкоджає проникненню багатьох антибіотиків, ефективних проти грампозитивних бактерій.

Білковий міст між мембранами

Транспортна система Lpt складається з АВС-транспортера внутрішньої мембрани LptB2FGC, транслокону зовнішньої мембрани LptDE та розчинного білка LptA. Разом вони утворюють безперервний комплекс LptB2FGCADE, що з'єднує дві мембрани. Енергія зв'язування та гідролізу АТФ у цитоплазмі дає змогу комплексу вилучати LPS із внутрішньої мембрани й переміщувати його до зовнішнього шару зовнішньої мембрани проти градієнта концентрації.

Для дослідження повного містка науковці стабілізували взаємодію його компонентів і застосували кріоелектронну мікроскопію. Вони отримали карти щільності з роздільною здатністю 3,3 ангстрема для частини комплексу у внутрішній мембрані та 3,4 ангстрема — для ділянки біля зовнішньої мембрани. Загальна довжина комплексу від краю до краю мембранних частин становить приблизно 280 ангстремів.

Роль LPS у роботі комплексу

Структура показала LPS у порожнині, сформованій трансмембранними спіралями LptF і LptG. Периплазматична частина комплексу утворює жолоб із доменів LptF, LptC, LptA та LptD. Його увігнута поверхня переважно вистелена гідрофобними амінокислотами, що узгоджується з транспортуванням ацильних ланцюгів LPS.

Водночас у жолобі є звуження, об'єм яких недостатній для проходження LPS. Автори роботи вказують, що для транспорту субстрату необхідна конформаційна гнучкість периплазматичних доменів. Вони також з'ясували: за відсутності LPS у порожнині LptFG трансмембранна частина LptC перебуває у стані спокою навіть у зібраному містку. Наявність LPS пов'язана зі зміною її положення, що допомагає пояснити регуляцію утворення активних транспортних комплексів.