The Legionella pneumophila Dot/Icm type IVB secretion system (T4BSS) is extremely versatile, translocating ~300 effector proteins into host cells. This specialized secretion system employs the Dot/Icm type IVB coupling protein (T4CP) complex, which includes IcmSW that are known to selectively assist the export of a subclass of effectors. Herein, the crystal structure of a four-subunit T4CP subcomplex including a newly identified adaptor LvgA and the structure of the complex bound to the effector protein VpdB are presented. The structures reveal that LvgA and the other Dot/Icm components form an integral complex which functions as a substrate-recognition module, and the interaction occurred between LvgA and a linear motif in the C-terminus of VpdB is critical for the effector recognition. The same binding interface of LvgA also interacted with a C-terminal region of three additional effectors, SidH, SetA and PieA. Mutational analyses identified a FxxxLxxxK binding motif that is shared by VpdB and SidH, but not by SetA and PieA, showing that LvgA recognizes more than one type of binding motif. Together, this work provides a structural basis for how the Dot/Icm T4CP complex recognizes effectors, and highlights the multiple substrate-binding specificities of its adaptor subunit.
레지오넬라 뉴모필라 균을 포함한 다양한 세균들은 숙주 세포 내에서 생존 및 성공적인 번식을 위해 Dot/Icm 제 4B 유형 분비 체계를 이용, 이펙터 단백질 무리를 분비한다. 이펙터 단백질의 선택적 인지와 분비를 위해 제 4B 유형 분비체계는 커플링 단백질(DotL)과, 이 단백질에 결합하는 보조 단백질들로 이루어진 Dot/Icm 제 4 유형 커플링 단백질 복합체를 이용한다. 본 연구에서는 X-ray 단백질 결정학과 생화학적 실험 방식을 이용, Dot/Icm 커플링 단백질 4중 복합체의 구조를 규명해 지금까지 기능과 구조에 대해 알려진 바가 없었던 LvgA 단백질이 DotL에 결합하는 보조 단백질 중 하나임을 밝혔으며, 이펙터 단백질의 특이적 인지에 중요한 역할을 함을 밝혀내었다. 또한, Dot/Icm 커플링 단백질 복합체와 이펙터 단백질 VpdB로 이루어진 5중 단백질 복합체의 구조를 분자 수준에서 규명하여 LvgA가 어떻게 이펙터 단백질의 특이적 인지를 수행하는지에 대한 단서를 제공하였는데, 이는 Dot/Icm 제 4B 유형 분비체계에서는 최초로 규명된 기질 인지 복합체의 구조이다. 해당 구조를 바탕으로 VpdB 단백질의 C-말단부가 LvgA 단백질과 결합한다는 것을 확인하였으며, LvgA 단백질의 해당 결합 표면이 VpdB 뿐 아니라 다른 이펙터 단백질 SidH, SetA, PieA를 인지하는 데에도 공통적으로 관여한다는 사실을 확인하였다. VpdB와 SidH 이펙터 단백질에서는 C 말단 나선 위에 있는 FxxxLxxxK 모티프가 LvgA와 상호작용하는 데 중요한 역할을 하였으나 SetA와 PieA의 경우 동일 모티프를 갖고 있지 않았는데, 이는 LvgA와 상호작용하는 이펙터 단백질 군 안에서도 다양한 종류의 인지 모티프가 존재한다는 것을 시사한다.