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대장균 감각수용체에 있어서 단백질 메틸화에 따른 신호전달기능의 변화
박찬규,김성택,Park, Chan-Kyu,Kim, Sung-Taek 생화학분자생물학회 1988 한국생화학회지 Vol.21 No.2
대장균은 당류나 아미노산 등의 화합물에 대한 주화성을 가지며 이를 수행하는 세포내의 자극과 반응 즉 정보전달 기구가 존재한다. 여기에서 핵심적인 역할을 하는 것은 chemosensory transducer라 불리는 감각수용체인데 이는 자극 또는 화학물질의 인지 뿐만 아니라, 신호발생, 감각적응등의 기능을 수행하는 분자적 단위로 알려져 있다. 본 연구에 서는 감각적응의 현상적 변화로서 관찰된 단백질 메틸화의 기능적 인관관계를 밝히기 위한 시도로서, 감각수용체 단백질의 메틸기 수용자리들을 여러 종류의 아미노산으로 치환하고 그에 따른 감각수용체의 신호전달기능의 변화를 메틸화의 수식기능이 결여된 돌연변이주내에서 관찰하였다. 돌연변이에 따른 세균의 행동 변화는 Sun workstation을 이용한 motion analysis package에 의해 분석하였다. 그 결과 감각 수용체는 메틸화의 증가에 따라 역으로 흥분된 상태에 이르며 메틸기가 전혀 존재하지 않을때에는 계속적인 흥분상태를 유지함이 관찰되었다. 그러나 포화수준의 자극이 존재할때는 메틸화의 정도에 무관하게 막수용체의 흥분이 가능하였다. 이는 메틸화에 따른 단백질의 수식기능이 정상적인 막수용체의 신호전달상태를 결정 하나, 자극에 따른 수용체자체의 흥분성 conformation 변화에는 영향을 미치지 않는 결과로 생각된다. The Trg protein is one of a family of chemosensory receptors that gain or lose methyl esters on specific glutamyl residues during sensory adaptations in Escherichia coli. In this study, we have characterized some of the mutations of Trg created in vitro by site-directed mutagenesis. The mutations have changes in methylation sites such that all possible methyl-accepting residues, either glutamate or glutamine, are replaced by glutamate, glutamine, or alanine only. Behavioral analysis for the cells containing mutated Trg using computerized motion analysis package revealed that those mutations exhibited altered signalling properties compared to the wild type. All glutamate-replaced mutant Trg showed exclusively counterclockwise (CCW)-bias of flagellar rotation in modification-deficient ($cheR^-$ $cheB^-$) host while glutamine or alanine ones exhibited significant clockwise (CW)-bias. It was also demonstrated that Gin or Ala mutations were excitable upon stimulation with attractant ribose. Moreover, the excited state persisted after prolonged stimulation. This results imply that the methylation set the level of signalling output of the transducer. In addition, the complete lack of the methylation shown in Ala mutation did not abolish the excitatory signalling of the transducer. Therefore, it is likely that the methylation operates as a fine-tuning device for the transducer to adjust the level of signalling output while the adaptational feedback requires an additional modulator, possibly a Che protein.
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대장균 감각수용체에 있어서 단백질 메틸화에 따른 신호전달기능의 변화
박찬규,김성택 ( Chan Kyu Park,Sung Taek Kim ) 생화학분자생물학회 1988 BMB Reports Vol.21 No.2
The Trg protein is one of a family of chemosensory receptors that gain or lose methyl esters on specific glutamyl residues during sensory adaptations in Escherichia coli. In this study, we have characterized some of the mutations of Trg created in vitro by site-directed mutagenesis. The mutations have changes in methylation sites such that all possible methyl-accepting residues, either glutamate or glutamine, are replaced by glutamate, glutamine, or alanine only. Behavioral analysis for the cells containing mutated Trg using computerized motion analysis package revealed that those mutations exhibited altered signalling properties compared to the wild type. All glutamate-replaced mutant Trg showed exclusively counterclockwise (CCW)-bias of flagellar rotation in modification-deficient (cheR^- cheB^-) host while glutamine or alanine ones exhibited significant clockwise (CW)-bias. It was also demonstrated that Gln or Ala mutations were excitable upon stimulation with attractant ribose. Moreover, the excited state persisted after prolonged stimulation. This results imply that the methylation set the level of signalling output of the transducer. In addition, the complete lack of the methylation shown in Ala mutation did not abolish the excitatory signalling of the transducer. Therefore, it is likely that the methylation operates as a fine-tuning device for the transducer to adjust the level of signalling output while the adaptational feedback requires an additional modulator, possibly a Che protein.
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