Struttura e riconoscimento del substrato da parte del complesso nucleare del sistema di traslocazione twin-arginine (Tat) batterico

Il sistema Tat rappresenta una via di trasporto proteico unica dal punto di vista meccanicistico, presente in tutti i domini della vita e critico per la virulenza batterica e la fotosintesi vegetale. Questo studio utilizza la crioelettromicroscopia per determinare le strutture tridimensionali ad alta risoluzione di complessi TatBC in stato di riposo da E. coli, Nitratifactor salsuginis e Myxococcus xanthus, oltre a complessi TatAC legati al substrato e TatABC di E. coli nelle fasi iniziali del trasporto. La metodologia sfrutta la tecnologia criogenica per preservare i complessi proteici in uno stato vicino alla conformazione nativa, consentendo la risoluzione atomica delle interazioni proteiche. Il disegno sperimentale confronta multiple specie batteriche per identificare caratteristiche conservate e divergenti del meccanismo di trasporto. I risultati dimostrano che le proteine substrato si associano al complesso nucleare esclusivamente attraverso i peptidi segnale N-terminali, con le sequenze di targeting Tat che stabiliscono contatti specifici con TatC e il corpo del peptide pinzato da TatB. Particolarmente rilevante è la scoperta che il complesso nucleare contiene eliche transmembranari altamente inclinate, che generano un assottigliamento locale estremo della membrana con geometria critica per il trasporto. Questo contrasta con altri sistemi di trasporto proteico e rappresenta un meccanismo innovativo di formazione dei siti di trasporto. Il contesto scientifico ampio include la comprensione dei sistemi di trasporto proteico attraverso membrane biologiche, essenziali per la sopravvivenza cellulare e patogenicità batterica. Gli studi precedenti avevano caratterizzato parzialmente il sistema Tat, ma mancavano di strutture ad alta risoluzione in diverse conformazioni funzionali.