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Tetramerization and interdomain flexibility of the replication initiation controller YabA enables simultaneous binding to multiple partners

Authors :
Liza Felicori
Magali Ventroux
Transito Garcia-Garcia
Laurent Terradot
Franck Molina
Anthony J. Wilkinson
Mark J. Fogg
Philippe Noirot
Katie H. Jameson
Alexandre Bazin
Mickaël V. Cherrier
Marie Francoise Noirot-Gros
Pierre Roblin
Sysdiag CNRS Bio-Rad UMR 3145, Cap Delta/Parc Euromédecine
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Département Caractérisation et Elaboration des Produits Issus de l'Agriculture (CEPIA)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
York Structural Biology Laboratory, Department of Chemistry
University of York [York, UK]
MICrobiologie de l'ALImentation au Service de la Santé (MICALIS)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech
Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075)
Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Informatique, de Modélisation et d'Optimisation des Systèmes (LIMOS)
Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne-Université Clermont Auvergne (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Sysdiag-Modélisation et Ingénierie des Systèmes Complexes Biologiques pour le Diagnostic (SysDiag )
BIO-RAD-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de biologie et chimie des protéines [Lyon] (IBCP)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075 )
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
European integrated project, BaSysBio
Biotechnology and Biological Sciences Research Council, UK
EU-Marie Curie Project AMBER FP7-People [317338]
CIBLE program from the region Rhones-alpes
MICALIS INRA
Felicori, Liza
Jameson, Katie H.
Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Microbiologie moléculaire et biochimie structurale / Molecular Microbiology and Structural Biochemistry (MMSB)
Source :
'Nucleic Acids Research ', vol: 44, pages: 449-463 (2016), Nucleic Acids Research, Nucleic Acids Research, Oxford University Press, 2016, 44 (1), pp.449-463. ⟨10.1093/nar/gkv1318⟩, Europe PubMed Central, Nucleic Acids Research 1 (44), 449-463. (2016), Nucleic Acids Research, 2016, 44 (1), pp.449-463. ⟨10.1093/nar/gkv1318⟩
Publication Year :
2016

Abstract

International audience; YabA negatively regulates initiation of DNA replication in low-GC Gram-positive bacteria. The protein exerts its control through interactions with the initiator protein DnaA and the sliding clamp DnaN. Here, we combined X-ray crystallography, X-ray scattering (SAXS), modeling and biophysical approaches, with in vivo experimental data to gain insight into YabA function. The crystal structure of the N-terminal domain (NTD) of YabA solved at 2.7 Å resolution reveals an extended α-helix that contributes to an intermolecular four-helix bundle. Homology modeling and biochemical analysis indicates that the C-terminal domain (CTD) of YabA is a small Zn-binding domain. Multi-angle light scattering and SAXS demonstrate that YabA is a tetramer in which the CTDs are independent and connected to the N-terminal four-helix bundle via flexible linkers. While YabA can simultaneously interact with both DnaA and DnaN, we found that an isolated CTD can bind to either DnaA or DnaN, individually. Site-directed mutagenesis and yeast-two hybrid assays identified DnaA and DnaN binding sites on the YabA CTD that partially overlap and point to a mutually exclusive mode of interaction. Our study defines YabA as a novel structural hub and explains how the protein tetramer uses independent CTDs to bind multiple partners to orchestrate replication initiation in the bacterial cell.

Details

Language :
English
ISSN :
03051048 and 13624962
Volume :
44
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nucleic Acids Research
Accession number :
edsair.doi.dedup.....2dba844e6646ef3ffbfe6e25c34c1017
Full Text :
https://doi.org/10.1093/nar/gkv1318⟩