Colicins are Escherichia coli–specific bacteriocins that translocate across the outer bacterial membrane by a poorly understood mechanism. Group A colicins typically parasitize the proton-motive force–linked Tol system in the inner membrane via porins after first binding an outer membrane protein receptor. Recent studies have suggested that the pore-forming group A colicin N (ColN) instead uses lipopolysaccharide as a receptor. Contrary to this prevailing view, using diffusion-precipitation assays, native state MS, isothermal titration calorimetry, single-channel conductance measurements in planar lipid bilayers, and in vivo fluorescence imaging, we demonstrate here that ColN uses OmpF both as its receptor and translocator. This dual function is achieved by ColN having multiple distinct OmpF-binding sites, one located within its central globular domain and another within its disordered N terminus. We observed that the ColN globular domain associates with the extracellular surface of OmpF and that lipopolysaccharide (LPS) enhances this binding. Approximately 90 amino acids of ColN then translocate through the porin, enabling the ColN N terminus to localize within the lumen of an OmpF subunit from the periplasmic side of the membrane, a binding mode reminiscent of that observed for the nuclease colicin E9. We conclude that bifurcated engagement of porins is intrinsic to the import mechanism of group A colicins.

中文翻译：

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OmpF 受体的分叉结合支持细菌素大肠菌素 N 进入大肠杆菌。

大肠杆菌素是大肠杆菌特有的细菌素，它通过一种知之甚少的机制跨过细菌外膜。A 组大肠杆菌素在首次结合外膜蛋白受体后，通常通过孔蛋白寄生在内膜中的质子动力连接的 Tol 系统。最近的研究表明，成孔 A 族大肠菌素 N (ColN) 使用脂多糖作为受体。与这种普遍观点相反，我们使用扩散沉淀测定、天然状态 MS、等温滴定量热法、平面脂质双层中的单通道电导测量以及体内荧光成像，在此证明 ColN 使用 OmpF 作为其受体和转运蛋白。这种双重功能是通过具有多个不同 OmpF 结合位点的 ColN 实现的，一个位于其中央球状结构域内，另一个位于其无序的 N 末端。我们观察到 ColN 球状结构域与 OmpF 的细胞外表面结合，并且脂多糖 (LPS) 增强了这种结合。然后，ColN 的大约 90 个氨基酸通过孔蛋白易位，使 ColN N 末端能够从膜的周质侧定位在 OmpF 亚基的腔内，这种结合模式让人想起在核酸酶大肠菌素 E9 中观察到的结合模式。我们得出结论，孔蛋白的分叉接合是 A 组大肠杆菌素输入机制所固有的。然后，ColN 的大约 90 个氨基酸通过孔蛋白易位，使 ColN N 末端能够从膜的周质侧定位在 OmpF 亚基的腔内，这种结合模式让人想起在核酸酶大肠菌素 E9 中观察到的结合模式。我们得出结论，孔蛋白的分叉接合是 A 组大肠杆菌素输入机制所固有的。然后，ColN 的大约 90 个氨基酸通过孔蛋白易位，使 ColN N 末端能够从膜的周质侧定位在 OmpF 亚基的腔内，这种结合模式让人想起在核酸酶大肠菌素 E9 中观察到的结合模式。我们得出结论，孔蛋白的分叉接合是 A 组大肠杆菌素输入机制所固有的。