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首页> 外文期刊>Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America >Mutations Alter The Sodium Versus Proton Use Of A Bacillus Clausii Flagellar Motor And Confer Dual Ion Use On Bacillus Subtilis Motors
【24h】

Mutations Alter The Sodium Versus Proton Use Of A Bacillus Clausii Flagellar Motor And Confer Dual Ion Use On Bacillus Subtilis Motors

机译：突变改变克劳氏芽孢杆菌鞭毛马达的钠对质子使用，并在枯草芽孢杆菌马达上赋予双离子使用

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Bacterial flagella contain membrane-embedded stators, Mot complexes, that harness the energy of either transmembrane proton or sodium ion gradients to power motility. Use of sodium ion gradients is associated with elevated pH and sodium concentrations. The Mot complexes studied to date contain channels that use either protons or sodium ions, with some bacteria having only one type and others having two distinct Mot types with different ion-coupling. Here, alkaliphilic Bacillus clausii KSM-K16 was shown to be motile in a pH range from 7 to 11 although its genome encodes only one Mot (BCI-MotAB). Assays of swimming as a function of pH, sodium concentration, and ion-selective motility inhibitors showed that BCI-MotAB couples motility to sodium at the high end of its pH range but uses protons at lower pH. This pattern was confirmed in swimming assays of a statorless Bacillus subtilis mutant expressing either BCI-MotAB or one of the two B. subtilis stators, sodium-coupled Bs-MotPS or proton-coupled Bs-MotAB. Pairs of mutations in BCI-MotB were identified that converted the naturally bifunctional BCI-MotAB to stators that preferentially use either protons or sodium ions across the full pH range. We then identified trios of mutations that added a capacity for dual-ion coupling on the distinct 6. subtilis Bs-MotAB and Bs-MotPS motors. Determinants that alter the specificity of bifunctional and single-coupled flagellar stators add to insights from studies of other ion-translocating transporters that use both protons and sodium ions.
机译：细菌鞭毛包含膜嵌入的定子，Mot复合物，它们利用跨膜质子或钠离子梯度的能量来促进运动。使用钠离子梯度会增加pH和钠浓度。迄今为止研究的Mot络合物包含使用质子或钠离子的通道，有些细菌仅具有一种类型，而另一些细菌具有两种不同的Mot类型，且具有不同的离子耦合。在这里，虽然其基因组仅编码一个Mot（BCI-MotAB），但显示其嗜碱芽孢杆菌KSM-K16在7至11的pH范围内具有运动能力。根据pH，钠浓度和离子选择性运动抑制剂的变化进行的游泳试验表明，BCI-MotAB在其pH范围的高端将运动与钠耦合，但在较低pH下使用质子。这种模式在无定子枯草芽孢杆菌突变体的游泳试验中得到了证实，该突变体表达BCI-MotAB或两个枯草芽孢杆菌定子之一，钠偶联Bs-MotPS或质子偶联Bs-MotAB。鉴定出了BCI-MotB中的成对突变，这些突变将天然双功能BCI-MotAB转化为在整个pH范围内优先使用质子或钠离子的定子。然后，我们确定了三重突变，这些突变增加了在不同的枯草杆菌Bs-MotAB和Bs-MotPS马达上实现双离子偶联的能力。决定性的改变双功能和单联鞭毛定子的特异性的决定因素增加了对其他同时使用质子和钠离子的离子转运转运蛋白的研究的见识。

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