ヌクレオチドフリー、GDPおよびGTP結合細胞分裂タンパク質FTSZの重合：GDPは違いをもたらします

安定して、98％以上のヌクレオチドを含まないApo-FTSZを精製したメタノコッカスJannaschhi FTSZから調製しました。これにより、真核生物チューブリンと共通のfoldを共有する組み立てGTPaseであるこのFTSZの機能的メカニズムの研究が促進されます。APO-FTSZは、再構成されたGTP結合FTSZのそれに関連する同様の臨界濃度と形態を伴う協同マグネシウム誘導重合を施し、GTPの結合がFTSZポリマーの安定性に取るに足らないことを示唆しています。一方、GTP-FTSZよりも大きな臨界濃度で重合したGDP-FTSZを再構成し、GDP結合がFTSZポリマーを不安定にすることを示しています。FTSZポリマーによるGTP加水分解により、継続的なGTP供給がない場合、およびFTSZ重合を促進する高分子の混雑条件下では、まっすぐなGTPポリマーが消失し、ヘリカルな湾曲したGDP結合ポリマーに置き換えられました。これらの結果は、この古細菌のFTSZによるGTP結合と加水分解の役割が単に分解を促進することであることを示唆しています。GTP過剰の生理学的状況では、GDP結合FTSZサブユニットは再びGTPに結合したり、分解を引き起こしたり、FTSZフィラメント溶解タンパク質によって認識され、原核生物細胞分裂中のZリングダイナミクスが可能になります。

Stable, more than 98% nucleotide-free apo-FtsZ was prepared from purified Methanococcus jannaschhi FtsZ. This facilitates the study of the functional mechanisms of this FtsZ, an assembling GTPase, which shares a common fold with eukaryotic tubulin. Apo-FtsZ underwent cooperative magnesium-induced polymerization with a similar critical concentration and morphology related to that of reconstituted GTP-bound FtsZ, suggesting that the binding of GTP contributes insignificantly to the stability of the FtsZ polymers. On the other hand, reconstituted GDP-FtsZ polymerized with a larger critical concentration than GTP-FtsZ, indicating that GDP binding destabilizes FtsZ polymers. Upon GTP hydrolysis by FtsZ polymers, in the absence of a continued GTP supply and under macromolecular crowding conditions enhancing FtsZ polymerization, the straight GTP polymers disappeared and were replaced by characteristic helically curved GDP-bound polymers. These results suggest that the roles of GTP binding and hydrolysis by this archaeal FtsZ are simply to facilitate disassembly. In a physiological situation in GTP excess, GDP-bound FtsZ subunits could again bind GTP, or trigger disassembly, or be recognized by FtsZ filament depolymerizing proteins, allowing the Z-ring dynamics during prokaryotic cell division.