The spatiotemporal regulation of chromosome segregation and cell division in Caulobacter crescentus is mediated by two different P-loop ATPases, ParA and MipZ. Both of these proteins form dynamic concentration gradients that control the positioning of regulatory targets within the cell. Their proper localization depends on their nucleotide-dependent cycling between a monomeric and a dimeric state and on the ability of the dimeric species to associate with the nucleoid. In this study, we use a combination of genetic screening, biochemical analysis and hydrogen/deuterium exchange mass spectrometry to comprehensively map the residues mediating the interactions of MipZ and ParA with DNA. We show that MipZ has non-specific DNA-binding activity that relies on an array of positively charged and hydrophobic residues lining both sides of the dimer interface. Extending our analysis to ParA, we find that the MipZ and ParA DNA-binding sites differ markedly in composition, although their relative positions on the dimer surface and their mode of DNA binding are conserved. In line with previous experimental work, bioinformatic analysis suggests that the same principles may apply to other members of the P-loop ATPase family. P-loop ATPases thus share common mechanistic features, although their functions have diverged considerably during the course of evolution.

中文翻译：

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新月形杆菌的P环ATP酶MipZ和ParA的DNA结合位点的分子结构。

新月形杆菌中染色体分离和细胞分裂的时空调控是由两种不同的P环ATPase，ParA和MipZ介导的。这两种蛋白质均形成动态浓度梯度，可控制调节靶在细胞内的定位。它们的适当定位取决于它们在单体状态和二聚体状态之间的核苷酸依赖性循环，以及二聚体物质与核苷缔合的能力。在这项研究中，我们结合使用了遗传筛选，生化分析和氢/氘交换质谱，以全面定位介导MipZ和ParA与DNA相互作用的残基。我们表明，MipZ具有非特异性DNA结合活性，该活性依赖于排列在二聚体界面两侧的带正电荷和疏水性残基的阵列。将我们的分析扩展到ParA，我们发现MipZ和ParA DNA结合位点在组成上有明显不同，尽管它们在二聚体表面上的相对位置和DNA结合方式得以保留。与以前的实验工作一致，生物信息学分析表明，相同的原理可能适用于P环ATPase家族的其他成员。因此，尽管P-环ATP酶的功能在进化过程中相差很大，但它们具有共同的机制特征。尽管它们在二聚体表面上的相对位置和它们的DNA结合方式是保守的。与以前的实验工作一致，生物信息学分析表明，相同的原理可能适用于P环ATPase家族的其他成员。因此，尽管P-环ATP酶的功能在进化过程中相差很大，但它们具有共同的机制特征。尽管它们在二聚体表面上的相对位置和它们的DNA结合方式是保守的。与以前的实验工作一致，生物信息学分析表明，相同的原理可能适用于P环ATPase家族的其他成员。因此，尽管P-环ATP酶的功能在进化过程中相差很大，但它们具有共同的机制特征。