Published January 15, 2018
| Version v1
Publication
Open
Structural basis for chitin acquisition by marine Vibrio species
Creators
- 1. Suranaree University of Technology
- 2. Newcastle University
- 3. Constructor University
- 4. Vidyasirimedhi Institute of Science and Technology
Description
Chitin, an insoluble polymer of N-acetylglucosamine, is one of the most abundant biopolymers on Earth. By degrading chitin, chitinolytic bacteria such as Vibrio harveyi are critical for chitin recycling and maintenance of carbon and nitrogen cycles in the world's oceans. A decisive step in chitin degradation is the uptake of chito-oligosaccharides by an outer membrane protein channel named chitoporin (ChiP). Here, we report X-ray crystal structures of ChiP from V. harveyi in the presence and absence of chito-oligosaccharides. Structures without bound sugar reveal a trimeric assembly with an unprecedented closing of the transport pore by the N-terminus of a neighboring subunit. Substrate binding ejects the pore plug to open the transport channel. Together with molecular dynamics simulations, electrophysiology and in vitro transport assays our data provide an explanation for the exceptional affinity of ChiP for chito-oligosaccharides and point to an important role of the N-terminal gate in substrate transport.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الكيتين، وهو بوليمر غير قابل للذوبان من N - acetylglucosamine، هو واحد من أكثر البوليمرات الحيوية وفرة على وجه الأرض. من خلال تحلل الكيتين، تعد بكتيريا انحلال الكيتين مثل Vibrio harveyi حاسمة لإعادة تدوير الكيتين والحفاظ على دورات الكربون والنيتروجين في محيطات العالم. تتمثل الخطوة الحاسمة في تحلل الكيتين في امتصاص كيتو- أوليجوساكاريدات بواسطة قناة بروتين غشائية خارجية تسمى الكيتوبورين (ChiP). هنا، نبلغ عن هياكل بلورية بالأشعة السينية لـ ChiP من V. harveyi في وجود وغياب chito - oligosaccharides. تكشف الهياكل الخالية من السكر المقيد عن مجموعة ثلاثية مع إغلاق غير مسبوق لمسام النقل بواسطة الطرف N لوحدة فرعية مجاورة. يقوم ربط الركيزة بإخراج سدادة المسام لفتح قناة النقل. جنبًا إلى جنب مع محاكاة الديناميات الجزيئية، والفسيولوجيا الكهربية وفحوصات النقل في المختبر، توفر بياناتنا تفسيرًا للتقارب الاستثنائي لـ ChiP لـ chito - oligosaccharides وتشير إلى دور مهم لبوابة N - terminal في نقل الركيزة.Translated Description (French)
La chitine, un polymère insoluble de N-acétylglucosamine, est l'un des biopolymères les plus abondants sur Terre. En dégradant la chitine, les bactéries chitinolytiques telles que Vibrio harveyi sont essentielles pour le recyclage de la chitine et le maintien des cycles du carbone et de l'azote dans les océans du monde. Une étape décisive dans la dégradation de la chitine est l'absorption des chito-oligosaccharides par un canal protéique de la membrane externe appelé chitoporine (ChiP). Ici, nous rapportons les structures cristallines à rayons X du ChiP de V. harveyi en présence et en l'absence de chito-oligosaccharides. Les structures sans sucre lié révèlent un assemblage trimérique avec une fermeture sans précédent du pore de transport par l'extrémité N-terminale d'une sous-unité voisine. La liaison du substrat éjecte le bouchon poreux pour ouvrir le canal de transport. Avec les simulations de dynamique moléculaire, l'électrophysiologie et les essais de transport in vitro, nos données fournissent une explication de l'affinité exceptionnelle du ChiP pour les chito-oligosaccharides et soulignent un rôle important de la porte N-terminale dans le transport du substrat.Translated Description (Spanish)
La quitina, un polímero insoluble de N-acetilglucosamina, es uno de los biopolímeros más abundantes en la Tierra. Al degradar la quitina, las bacterias quitinolíticas como Vibrio harveyi son fundamentales para el reciclaje de la quitina y el mantenimiento de los ciclos de carbono y nitrógeno en los océanos del mundo. Un paso decisivo en la degradación de la quitina es la absorción de quitooligosacáridos por un canal de proteínas de la membrana externa llamado quitoporina (ChiP). Aquí, informamos estructuras cristalinas de rayos X de ChiP de V. harveyi en presencia y ausencia de quito-oligosacáridos. Las estructuras sin azúcar unido revelan un ensamblaje trimérico con un cierre sin precedentes del poro de transporte por el extremo N de una subunidad vecina. La unión del sustrato expulsa el tapón de poro para abrir el canal de transporte. Junto con las simulaciones de dinámica molecular, la electrofisiología y los ensayos de transporte in vitro, nuestros datos proporcionan una explicación de la afinidad excepcional de ChiP por los quitooligosacáridos y apuntan a un papel importante de la puerta N-terminal en el transporte del sustrato.Files
s41467-017-02523-y.pdf.pdf
Files
(3.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:dbf4828a95ba16d20cf4a35dd3e50cb7
|
3.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الأساس الهيكلي لاكتساب الكيتين من قبل أنواع الضمة البحرية
- Translated title (French)
- Base structurelle pour l'acquisition de chitine par les espèces marines de Vibrio
- Translated title (Spanish)
- Base estructural para la adquisición de quitina por especies marinas de Vibrio
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2784284715
- DOI
- 10.1038/s41467-017-02523-y
References
- https://openalex.org/W1497977450
- https://openalex.org/W1555521195
- https://openalex.org/W1981578447
- https://openalex.org/W1981969733
- https://openalex.org/W1986651499
- https://openalex.org/W1987421786
- https://openalex.org/W1989358564
- https://openalex.org/W1991794210
- https://openalex.org/W1995567869
- https://openalex.org/W2007599036
- https://openalex.org/W2010869624
- https://openalex.org/W2024103813
- https://openalex.org/W2025499119
- https://openalex.org/W2028416885
- https://openalex.org/W2030517878
- https://openalex.org/W2041638382
- https://openalex.org/W2047668003
- https://openalex.org/W2049855585
- https://openalex.org/W2049871931
- https://openalex.org/W2051266642
- https://openalex.org/W2052225744
- https://openalex.org/W2058247039
- https://openalex.org/W2060872117
- https://openalex.org/W2063106548
- https://openalex.org/W2066414494
- https://openalex.org/W2075066450
- https://openalex.org/W2081693079
- https://openalex.org/W2084283959
- https://openalex.org/W2087112671
- https://openalex.org/W2093293698
- https://openalex.org/W2096419043
- https://openalex.org/W2097493124
- https://openalex.org/W2098912817
- https://openalex.org/W2112154906
- https://openalex.org/W2113012719
- https://openalex.org/W2120019901
- https://openalex.org/W2128572087
- https://openalex.org/W2139413502
- https://openalex.org/W2141273392
- https://openalex.org/W2144081223
- https://openalex.org/W2145502538
- https://openalex.org/W2147874841
- https://openalex.org/W2154714625
- https://openalex.org/W2159211495
- https://openalex.org/W2160544821
- https://openalex.org/W2168950191
- https://openalex.org/W2180229411
- https://openalex.org/W2247398408
- https://openalex.org/W2292314415
- https://openalex.org/W2312193024
- https://openalex.org/W2510407459
- https://openalex.org/W2519794971
- https://openalex.org/W7755730
- https://openalex.org/W84245707