Cryo-EM structures of a bathy phytochrome histidine kinase reveal a unique light-dependent activation mechanism

Cryo-EM structures of a bathy phytochrome histidine kinase reveal a unique light-dependent activation mechanism

Publiceringsår

2024

Upphovspersoner

Bódizs, Szabolcs; Mészáros, Petra; Grunewald, Lukas; Takala, Heikki; Westenhoff, Sebastian

Abstrakt

Phytochromes are photoreceptor proteins in plants, fungi, and bacteria. They can adopt two photochromic states with differential biochemical responses. The structural changes transducing the signal from the chromophore to the biochemical output modules are poorly understood due to challenges in capturing structures of the dynamic, full-length protein. Here, we present cryoelectron microscopy (cryo-EM) structures of the phytochrome from Pseudomonas aeruginosa (PaBphP) in its resting (Pfr) and photoactivated (Pr) state. The kinase-active Pr state has an asymmetric, dimeric structure, whereas the kinase-inactive Pfr state opens up. This behavior is different from other known phytochromes and we explain it with the unusually short connection between the photosensory and output modules. Multiple sequence alignment of this region suggests evolutionary optimization for different modes of signal transduction in sensor proteins. The results establish a new mechanism for light-sensing by phytochrome histidine kinases and provide input for the design of optogenetic phytochrome variants.
Visa mer

Organisationer och upphovspersoner

Publikationstyp

Publikationsform

Artikel

Moderpublikationens typ

Tidning

Artikelstyp

En originalartikel

Målgrupp

Vetenskaplig

Kollegialt utvärderad

Kollegialt utvärderad

UKM:s publikationstyp

A1 Originalartikel i en vetenskaplig tidskrift

Publikationskanalens uppgifter

Förläggare

Elsevier

Volym

32

Nummer

11

Sidor

1952-1962

Publikationsforum

67657

Publikationsforumsnivå

2

Öppen tillgång

Öppen tillgänglighet i förläggarens tjänst

Ja

Öppen tillgång till publikationskanalen

Delvis öppen publikationskanal

Parallellsparad

Ja

Övriga uppgifter

Vetenskapsområden

Biokemi, cell- och molekylärbiologi

Publiceringsland

Förenade kungariket

Förlagets internationalitet

Internationell

Språk

engelska

Internationell sampublikation

Ja

Sampublikation med ett företag

Nej

DOI

10.1016/j.str.2024.08.008

Publikationen ingår i undervisnings- och kulturministeriets datainsamling

Ja

Cryo-EM structures of a bathy phytochrome histidine kinase reveal a unique light-dependent activation mechanism - Forskning.fi