서브틸리신의 결정 구조

Nature Communications 14권, 기사 번호: 1163(2023) 이 기사 인용

1996년 액세스

51 알트메트릭

측정항목 세부정보

자가수송체(AT)는 병원성 표현형과 자주 관련된 광범위한 효소 활동을 포함하는 박테리아 분비 및 외막 단백질의 큰 계열입니다. 우리는 기회주의적 병원체인 Serratia marcescens의 subtilase autotransporter인 Ssp의 구조적 및 기능적 특성을 제시합니다. 서브틸라제의 구조는 잘 알려져 있지만, 이 서브틸리신 유사 단백질은 248개 잔기의 β-나선과 연관되어 있으며 기질 상호작용과 관련된 활성 부위 주위에 3개의 손가락 모양 돌출부를 포함합니다. 우리는 또한 subtilase AT의 활성이 상피 세포로의 진입과 세포 독성 유발에 필요하다는 것을 밝힙니다. Ssp 구조는 서브틸라제 AT에 대한 세부 정보를 제공할 뿐만 아니라 더 먼 관련이 있는 AT에 대한 공통 프레임워크와 기능을 보여줍니다. 따라서 이러한 발견은 또한 대규모 AT 슈퍼패밀리의 기능적 차이를 뒷받침하는 분자 메커니즘을 이해하는 데 있어 중요한 진전을 나타냅니다.

서브틸라제는 박테리아, 고세균 및 진핵생물에서 발견되는 주로 세포외 프로테아제의 다양한 그룹입니다. 서브틸리신 유사 단백질 그룹은 (키모)트립신 프로테아제 계열에 이어 두 번째로 큰 세린 프로테아제 계열을 구성합니다1. 서브틸라제는 박테리아 및 바이러스 감염, 종양 형성 및 전이, 질병 발병, 식물 성장 및 발달을 포함한 광범위한 생물학적 기능에서 역할을 하며 전 세계 산업계에서 세탁 및 식기 세척 세제의 첨가제로 활용됩니다2,3,4,5, 6. 서브틸라제가 광범위하게 조사되었지만, 독특하고 크게 특성화되지 않은 서브틸라제 그룹 중 하나가 박테리아 자가수송체(AT) 단백질 슈퍼패밀리의 일부로 발견되었습니다.

자동수송체(AT)는 그람 음성 박테리아에서 가장 큰 분비 단백질 계열로, 숙주 세포 부착 및 침입, 생물막 형성, 강력한 세포독소 및 면역 조절제6,7 등 박테리아 감염 및 질병에 중요한 역할을 합니다. AT는 내부 박테리아 막을 가로지르는 Sec 의존적 수송을 위한 신호 펩타이드와 외부 막을 가로지르는 승객 도메인의 분비를 위한 C-말단 전위 도메인을 포함하는 보존된 도메인 구조를 가지고 있습니다(그림 1a). 표면 수송 승객은 세균 발병에서 다양한 역할을 담당하며(그림 1a), 특정 도메인 구조를 통해 AT는 프로테아제, 리파제 및 포스파타제 활성과 같은 효소 활성을 포함한 고유한 기능을 보유할 수 있습니다.

서브틸라제 AT는 프로테아제 활성을 갖는 두 AT 계열 중 하나로 구성되며, 다른 하나는 SPATE(Enterobactericeae의 세린 프로테아제 자가수송체)를 포함하는 (키모)트립신 유사 프로테아제 AT입니다. 후자 그룹은 승객의 일부로 N 말단 프로테아제 하위 도메인과 3가닥 β-나선을 통합하는 가장 잘 특성화된 AT입니다8. 예를 들어, 플라스미드 코딩 독소(Pet)와 같은 SPATE는 스펙트린을 포함한 기질을 절단하여 세포골격 파괴를 일으키는 N 말단(키모)트립신 유사 하위 도메인이 있는 ~600개의 잔기 β-나선을 포함합니다9. 이에 비해 Pseudomonas spp10,11,12,13,14, Neisseria meningitidis15 및 Bordetella pertussis16에 이르는 박테리아 병원체에서 발견되는 대규모 단백질 그룹인 subtilase AT에 대한 정보는 적습니다. 더 잘 연구된 서브틸라제 AT 중 일부에는 B. pertussis SphB1 및 N. meningitidis NalP가 포함되며, 둘 다 지질화되어 사상형 헤마글루티닌16 및 프로테아제 IgA 또는 락토페린 결합 단백질 LbpB와 같은 서로 다른 표면 단백질을 각각 절단하는 것으로 나타났습니다. 전반적으로, 현재까지의 연구에 따르면 많은 서브틸라제 AT가 숙주 세포에 대한 세포변성 효과 유도, 혈청 저항성 및 생물막 형성 부여와 같은 박테리아 발병에 역할을 하는 것으로 나타납니다. 이 역할은 (키모)트립신 유사 프로테아제 AT에도 공통적으로 나타나는 역할입니다. ,13,20,21,22,23.