視細胞ヒスチジンキナーゼにおけるシグナル伝達

2成分システム（TCS）は、原核生物が読み出して環境に適応する優勢な手段を構成します。標準的なTCSSは、センサーヒスチジンキナーゼ（SHK）、通常は膜貫通受容体、および応答調節因子（RR）を含みます。シグナル依存的に、SHKは自己リン酸化を行い、順番にホスホリル基をRRに転送し、その後、下流の応答を誘発します。SHKSはまた、ホスホ-RRの加水分解を触媒するため、RRリン酸化の全体的な程度をしっかりと調整します。光受容体ヒスチジンキナーゼは、ほとんどの光ゾルの光を感知に感じる、ほとんど可溶性のサイトゾルのサブセットです。それらの実験的扱い性により、光受容体ヒスチジンキナーゼはパラダイムとして機能し、SHK活性のシグナル検出、デコード、および調節に関する異常に詳細な分子洞察を提供します。光酸素電圧、バクテリオフィトクローム、微生物のロドプシンセンサーユニットを伴う受容体に関する最近の結果の合成は、繰り返しの関節シグナル伝達戦略を特定します。光信号は最初はセンサーモジュールによって吸収され、主にピボットと回転を介してαヘリックスの微妙な再配置に変換されます。これらの立体配座遷移は、左利きの超密接巻線の変化として、平行コイルドコイルリンカーを介してエフェクターユニットに伝播します。エフェクター内では、キナーゼおよびホスファターゼ活性に関与する残基の溶媒アクセシビリティを調節する微妙なコンフォメーションがトリガーされます。まとめると、信号検出から出力の調節までの軌跡全体の一貫したビューが現れます。基礎となるアロステリックメカニズムは、一般的にTCSシグナル伝達に広く適用される可能性があります。

Two-component systems (TCS) constitute the predominant means by which prokaryotes read out and adapt to their environment. Canonical TCSs comprise a sensor histidine kinase (SHK), usually a transmembrane receptor, and a response regulator (RR). In signal-dependent manner, the SHK autophosphorylates and in turn transfers the phosphoryl group to the RR which then elicits downstream responses, often in form of altered gene expression. SHKs also catalyze the hydrolysis of the phospho-RR, hence, tightly adjusting the overall degree of RR phosphorylation. Photoreceptor histidine kinases are a subset of mostly soluble, cytosolic SHKs that sense light in the near-ultraviolet to near-infrared spectral range. Owing to their experimental tractability, photoreceptor histidine kinases serve as paradigms and provide unusually detailed molecular insight into signal detection, decoding, and regulation of SHK activity. The synthesis of recent results on receptors with light-oxygen-voltage, bacteriophytochrome and microbial rhodopsin sensor units identifies recurring, joint signaling strategies. Light signals are initially absorbed by the sensor module and converted into subtle rearrangements of α helices, mostly through pivoting and rotation. These conformational transitions propagate through parallel coiled-coil linkers to the effector unit as changes in left-handed superhelical winding. Within the effector, subtle conformations are triggered that modulate the solvent accessibility of residues engaged in the kinase and phosphatase activities. Taken together, a consistent view of the entire trajectory from signal detection to regulation of output emerges. The underlying allosteric mechanisms could widely apply to TCS signaling in general.