FtsZ , bakterilerin hücre bölünmesi sırasında yavru hücrelerin ayrılmasını sağlayan gelecekteki septum seviyesinde bir halkada toplanan ftsZ geni tarafından kodlanan bir proteindir . Ökaryotik tubulin ile homolog olan prokaryotik bir proteindir . Ayrıca FtsA , ZipA, FtsK , FtsQ, FtsL / FtsB, FtsW, FtsI ve FtsN gibi hücre bölünmesi sırasında aktif olan diğer proteinlerin kollokalizasyonuna da izin verir . Adı FtsZ İngilizce "' gelen F ilamenting t emperature- s ensitive mutant Z mutantlan bu" Gerçekten de "ipliksi ısıya duyarlı bir mutant Z'yi ifade eder, varsayılmıştır , E. coli hücre bölünmesi için şeklinde altında büyümeye devam edecektir filamentler, yavru hücrelerin birbirinden ayrılamaması nedeniyle.
Bakteri hücre iskeletinin keşfi oldukça yenidir. FtsZ, prokaryotik hücre iskeletinde tanımlanacak ilk proteindir.
ftsZ geni 1950'lerde Y. Hirota ( ja: 廣田 幸 敬) ve meslektaşları tarafından bakteri hücre bölünmesi mutantları için bir tarama sırasında keşfedildi . 1991 yılında Erfei Bi ve Joseph Lutkenhaus tarafından FtsZ proteininin hücrenin merkezinde bir halka, Z-halkası şeklinde toplandığını altın etiketli antikorlarla etiketleyerek gösterildi. Hücrenin merkezinde bir Z halkasının varlığı daha sonra GFP ile füzyon ifade eden canlı bakteriler üzerinde 3D floresan mikroskobu ile doğrulandı.
Physcomitrella patens yosunundan bir nükleer genden türetilen FtsZ proteini , kloroplastların bölünmesi için gereklidir ve organellerin bölünmesi için gerekli olduğu belirlenen ilk proteine karşılık gelir .
Hücre bölünmesi sırasında FtsZ, bölünme bölgesine hareket eden ilk proteindir. Bölünen hücreler arasında yeni bir bakteri duvarının üretilmesine izin verecek diğer proteinlerin alınması için gereklidir . FtsZ'nin hücre bölünmesindeki rolü, ökaryotlarda hücre bölünmesi sırasındaki aktin rolüne benzer . Actin- aksine Ancak, miyozin halkalar ökaryotlarda sunmak, FtsZ kendisiyle ilişkili bilinen bir protein motoru yok. Sitodiereze izin veren kuvvetin kaynağı aslında bilinmemektedir. Bununla birlikte, sitodierez için gerekli olan kuvvetin en azından bir kısmını üretenin bakteri duvarının lokal sentezi olduğuna inanılmaktadır. Lipozomlarda, Osawa 2009'da FtsZ'nin başka bir proteinin yokluğunda bir kasılma kuvveti uygulayabildiğini gösterebildi.
Erickson 2009'da evrim sırasında hücre bölünmesinde tubulin homolog proteinlerin ve aktin homolog proteinlerin rolünün gizemli bir şekilde tersine döndüğünü öne sürdü. Ayrıca kloroplastların ve bazı mitokondrilerin bölünmesi sırasında FtsZ halkalarının kullanılması prokaryotik kökenlerini desteklemektedir. Duvarı olmayan L biçimli bakterilerin bölünmeleri için FtsZ'ye ihtiyaç duymadıklarını belirtmek ilginçtir . Bu, bu bakterilerin atalardan kalma bir hücre bölünmesi modunda yer alan bileşikleri tutmuş olabileceği anlamına gelir.
Tübülin ve mikrotübüllerin dinamik polimerizasyonu hakkında çok şey bilinmektedir , ancak FtsZ'nin polimerizasyonu hakkında henüz çok az şey bilinmektedir. Aslında tübülinin bir protofilament halinde birleştiğini ve 13 protofiamentin bir mikrotübül oluşturduğunu biliyoruz, ancak Z halkasının yapısı ve birkaç FtsZ filamentinden oluşup oluşmadığı bilinmemektedir. Z halkasının üst üste binen protofilamentlerden oluştuğuna inanılır. Bununla birlikte, lipit çift katmanları ile saflaştırılmış FtsZ proteini üzerinde yapılan son çalışmalar ve FtsZ'nin canlı bakteri hücrelerinde görüntüleme çalışması, FtsZ'nin protofilamentlerinin bir polariteye sahip olduğunu ve "konveyör bant" (veya İngilizce'de "koşu bandı").
Son zamanlarda Bacillus türlerinde bulunan büyük plazmitlerde tubulin ve FtsZ'ye benzer proteinler keşfedilmiştir . Bunların bakterilerde kromozomları ve/veya plazmitleri ayıran segrozomlara, multiprotein komplekslerine ait bileşikler olduğuna inanılmaktadır. Tubulin ve FtsZ'nin plazmit homologları, filamentler şeklinde polimerleşme yeteneklerini korumuş gibi görünmektedir.
FtsZ bağlama yeteneğine sahiptir GTP ve var GTPaz alan bu nedenle hidrolizi GSYİH'ya GTP ve bir fosfat grubuna izin verir. In vivo , FtsZ, baştan sona birleştirilmiş alt birimlerin bir düzenlemesinden oluşan filamentler oluşturur. Bu filamentler septum seviyesinde yani hücrenin uzunlamasına merkezinde bir halka oluşturur. Bu halka Z halkası denir.
Proteinin GTP hidroliz aktivitesi, filament oluşumu veya hücre bölünmesi için gerekli değildir. GTPaz aktivitesi için kusurlu mutantlar genellikle bölünebilir. Bununla birlikte, ikincisi bazen bükülmüş ve düzensiz bölmeler oluşturur. FtsZ'nin bölünme için gerekli fiziksel gücü üretip üretmediği veya FtsZ'nin bölünmeyi gerçekleştirecek proteinleri toplamak için bir işaretçi olarak hizmet edip etmediği açık değildir.
FtsZ hücreyi bölmek için kuvvet üretirse, bu proteinin alt birimlerinin göreli hareketi yoluyla olur. Bilgisayar modelleri ve in vivo ölçümler , tek bir FtsZ filamentinin 30 alt birimden daha uzun olamayacağını göstermektedir. Bu modelde, FtsZ bölünme kuvveti, proteinin alt birimlerinin göreli yanal hareketlerinden gelir. FtsZ'nin filamentleri birbirine paralel olarak sıralanacak ve birbirini çekecek ve böylece sıkılacak birçok "iplikten" oluşan bir "ip" oluşturacaktır.
Diğer modellere göre FtsZ, kasılma kuvveti sağlamaz, hücreye diğer proteinlerin bağlanacağı ve bölünmeyi gerçekleştireceği bir yapı iskelesi sağlar. Bu durumda, bir binanın ulaşılması zor noktalarına ulaşmak için geçici bir yapı inşa edecek olan bir şantiyede çalışan insanlarla bir benzetme yapabiliriz. Bu geçici yapı, yapıya engelsiz erişim sağlar ve işçiler tüm binaya ulaşabilir. Bu geçici yüzey düzgün bir şekilde inşa edilmezse, işçiler belirli yerlere ulaşamayacaklardır.
İskele teorisi, halkanın oluşumunun ve zar üzerindeki lokalizasyonunun bir dizi yardımcı proteinin uyumlu hareketini gerektirdiğini gösteren bilgilerle desteklenir. ZipA veya aktin homologu FtsA , FtsZ'nin zara alınmasına izin verir. Membranın bu alımının bir sonucu olarak, Fts ailesi bölümünün proteinleri halkayı birleştirmek için toplanır. FtsW, FtsK ve FtsQ gibi bu proteinlerin bir kısmı Z halkasının stabilizasyonunda yer alır ve ayrıca bölünme fenomenine aktif olarak katılabilir. Z halkasının oluşumunun zamanlaması, FtsZ filamentlerinin oluşumuna izin veren zamansal veya uzaysal bir sinyalin potansiyel varlığını düşündürür.