OBPgp279 - OBPgp279

OBPgp279
OBPgp279 Predected Structure 3.png
Předpokládaná struktura OPBgp279 z Phyre2. Homologický model na základě 4OK7.
Identifikátory
OrganismusFág Pseudomonas OBP
SymbolOBP_279
UniProtG9I9L2

OBPgp279 (OBP genomový protein 279) je endolysin který hydrolyzuje peptidoglykan, hlavní složka v bakteriální membráně.[1] OBPgp279 se nachází v Pseudomonas fluorescens fág OBP, který patří do Myoviridae rodina bakteriofágy. Vzhledem ke své roli při hydrolýze peptidoglykanové vrstvy je OBPgp279 klíčovým enzymem v lytický cyklus bakteriofága OBP; umožňuje bakteriofágu vnitřně lyžovat svého hostitele, aby unikl. Na rozdíl od jiných endolysinů se OBPgp279 nespoléhá holiny perforovat vnitřní bakteriální membránu, aby se dosáhlo vrstvy peptidoglykanu.[1][2] Ačkoli OBPgp279 není dobře studovaný enzym, získal zájem jako potenciální antibakteriální protein díky své aktivitě proti multirezistenci gramnegativní bakterie.[3]

Předpokládaný mechanismus enzymu

Aktivní místo rodiny gykosidhydrolázy 19 papájové chitinázy (PDB: 3cql​).[4] Jsou zobrazeny konzervované zbytky obklopující katalytickou kyselinu Glu67. Vazba jednotky GlcNAc2 v podřízených webech -1 a +1 je zobrazena v úzkém znázornění páčky a šipka označuje polohu glykosidického kyslíku.

Předpokládá se, že mechanismus OBPgp279 bude analogický rodina glykosidhydrolázy 19 kvůli přítomnosti konzervovaného sekvenčního motivu (obecný sekvenční motiv = [FHY] -GRG- [AP] -ζ-Q- [IL] - [ST] - [FHYW] - [HN] - [FY] - [NY ], ζ = hydrofilní aminokyselina) v katalytické doméně enzymu.[1][5] Rodina glykosidhydrolázy 19 je skupina endo působících enzymů, které hydrolyzují glykosidové vazby β-1,4 vázaných N-Acetylglukosamin (GlcNAc) typicky v chitinu; projevují se však také některé enzymy v této rodině lysozym aktivita.

Jelikož bakteriální buněčné stěny neobsahují chitin, OBPgp279 hydrolyzuje β-1,4 vázaný GlcNAc v peptidoglykanu.[2] Hydrolýza β-1,4 vázaného GlcNAc je katalyzována dvěma glutamát zbytky na aktivní straně, jedna působí jako obecná kyselina a druhá působí jako obecná báze.[6]

O katalytickém mechanismu OBPgp279 jsou omezené podrobnosti. Protože je však OBPgp279 analogický s rodinou 19, je možné odvodit strukturu vazby OBPgp279 na peptidoglykan z vazby na substrát rodiny 19 glykosidhydrolázy.[4] Obrázek vpravo ukazuje příklad vazby glykosidové hydrolázy rodiny 19 na chitin. OBPgp279 má s největší pravděpodobností podobné aktivní místo, ale místo chitinu se váže na peptidoglykan.

Vzhledem k aktivitě OBPgp279 na β-1,4 vázaný GlcNAc je pravděpodobné, že OBPgp279 je N-acetylmuramidáza (lysozym -jako) endolysin který hydrolyzuje složku cukrového páteře peptidoglykanu na redukční straně GlcNAc.[7]

Organizace enzymové domény

Katalytická doména enzymu spočívá na C-terminální oblasti enzymu. Předpokládá se také, že OBPgp279 bude obsahovat vazebné domény peptidoglykanu; protože OBPgp279 obsahuje dva motivy vazebné domény peptidoglykanu ve své N-koncové oblasti (obecný motiv sekvence = DG- (Pho) 2-GK / NG / NT, Pho = hydrofobní aminokyselina), pravděpodobně obsahuje dvě vazebné domény peptidoglykanu, jak je ukázáno v schematický nákres níže.[1][8]

Organizace domény OBPgp279.[1] E-hodnoty pro OBP domény predikované HHpred jsou uvedeny pod příslušnými doménami.

aplikace

OBPgp279 získal pozornost jako potenciál antibiotikum z důvodu rostoucí prevalence více léků odolný gramnegativní bakterie.[9] Většina endolysinů se obvykle spoléhá Holin dosáhnout vrstvy peptidoglykanů gramnegativních bakterií. To omezuje jejich účinnost jako samostatných antibiotik; bez holínů nebo jakýchkoli membránových permeabilizátorů mají nízkou penetraci membránou. Naproti tomu OBPgp279 je schopen proniknout do vnější bakteriální membrány, aby dosáhl vrstvy peptidoglykanu, aniž by potřeboval holiny nebo jakékoli membránové permeabilizéry.[2]

Kromě toho, na rozdíl od většiny endolysinů, OBPgp279 vykazuje vysokou účinnost proti různým bakteriím, místo aby byl druhově specifický.[1] Ve srovnání s antibiotiky s malou molekulou má OBPgp279 také výhody nízké šance na bakteriální rezistenci, specificitu vůči bakteriím způsobujícím patogen a účinnost na slizniční povrchy.[10]

V roce 2013, KU Lovaň profesor Rob Lavigne modifikoval OBPgp279 přidáním polykationtového nonapeptidu na jeho C-konec, čímž zlepšil jeho účinnost jako antibiotika.[9] Přidání polykationtového nonapeptidu zlepšilo OBPgp279 snížení log proti různým gramnegativním a grampozitivním bakteriím až o tři logy. Toto zlepšení je pravděpodobné z důvodu zvýšené penetrace vnější membránou, která je zase způsobena příznivou elektrostatickou interakcí mezi kationtovým nonapeptidem a negativně nabitou bakteriální membránou.[11] Upravený OBPgp279, spolu s platformou strojírenské technologie, v současné době vlastní Boehringer Ingelheim Vetmedica.[12]

Hlavní nevýhodou práce s OBPgp279 a dalšími endolysiny je jejich imunogenicita. Ačkoli studie prokázaly, že protilátky neovlivňují účinnost endolysinu v zvířecí modely, bude-li sledován OBPgp279 pro lékařské použití, bude třeba sledovat imunogenicitu.[13]

Reference

  1. ^ A b C d E F Walmagh M, Briers Y, dos Santos SB, Azeredo J, Lavigne R (2012-05-15). „Charakterizace modulárních bakteriofágových endolysinů z fágů Myoviridae OBP, 201φ2-1 a PVP-SE1“. PLOS ONE. 7 (5): e36991. Bibcode:2012PLoSO ... 736991W. doi:10.1371 / journal.pone.0036991. PMC  3352856. PMID  22615864.
  2. ^ A b C Nelson DC, Schmelcher M, Rodriguez-Rubio L, Klumpp J, Pritchard DG, Dong S, Donovan DM (01.01.2012). Łobocka M, Szybalski W (eds.). "Endolysiny jako antimikrobiální látky". Pokroky ve výzkumu virů. Bacteriophages, část B. Academic Press. 83: 299–365. doi:10.1016 / b978-0-12-394438-2.00007-4. hdl:10261/80868. ISBN  9780123944382. PMID  22748813.
  3. ^ „Rockefellerova univerzita» Sté výročí nemocnice “. centennial.rucares.org. Citováno 2016-03-01.
  4. ^ A b Eijsink V, Hoell I, Vaaje-Kolstada G (01.01.2010). "Struktura a funkce enzymů působících na chitin a chitosan". Recenze biotechnologií a genetického inženýrství. 27 (1): 331–66. doi:10.1080/02648725.2010.10648156. PMID  21415904.
  5. ^ Udaya Prakash NA, Jayanthi M, Sabarinathan R, Kangueane P, Mathew L, Sekar K (květen 2010). "Evoluce, zachování homologie a identifikace jedinečných signatur sekvence v chitinázách rodiny GH19". Journal of Molecular Evolution. 70 (5): 466–78. Bibcode:2010JMolE..70..466U. doi:10.1007 / s00239-010-9345-z. PMID  20480157.
  6. ^ Huet J, Rucktooa P, Clantin B, Azarkan M, Looze Y, Villeret V, Wintjens R (srpen 2008). „Rentgenová struktura chitinázy papáji odhaluje způsob vazby na substrát chitináz rodiny glykosylhydrolázy 19.“ Biochemie. 47 (32): 8283–91. doi:10.1021 / bi800655u. PMID  18636748.
  7. ^ Schmelcher M, Donovan DM, Loessner MJ (říjen 2012). „Bakteriofágové endolysiny jako nová antimikrobiální činidla“. Budoucí mikrobiologie. 7 (10): 1147–71. doi:10,2217 / fmb.12,97. PMC  3563964. PMID  23030422.
  8. ^ Briers Y, Volckaert G, Cornelissen A, Lagaert S, Michiels CW, Hertveldt K, Lavigne R (září 2007). „Muralytická aktivita a modulární struktura endolysinů bakteriofágů Pseudomonas aeruginosa phiKZ a EL“. Molekulární mikrobiologie. 65 (5): 1334–44. doi:10.1111 / j.1365-2958.2007.05870.x. PMID  17697255.
  9. ^ A b Briers Y, Walmagh M, Van Puyenbroeck V, Cornelissen A, Cenens W, Aertsen A a kol. (Červenec 2014). „Navržené„ artilysiny “na bázi endolysinu pro boj s gramnegativními patogeny rezistentními na více léčiv“. mBio. 5 (4): e01379-14. doi:10,1 128 / mBio.01379-14. PMC  4161244. PMID  24987094.
  10. ^ Fischetti VA (srpen 2010). „Bakteriofágové endolysiny: nový antiinfekční prostředek ke kontrole grampozitivních patogenů“. International Journal of Medical Microbiology. 300 (6): 357–62. doi:10.1016 / j.ijmm.2010.04.002. PMC  3666336. PMID  20452280.
  11. ^ Silhavy TJ, Kahne D, Walker S (květen 2010). „Obal bakteriálních buněk“. Perspektivy Cold Spring Harbor v biologii. 2 (5): a000414. doi:10.1101 / cshperspect.a000414. PMC  2857177. PMID  20452953.
  12. ^ „Boehringer Ingelheim Vetmedica získává licenční práva na technologii Artilysin® od společnosti Lysando AG | Business Wire“. www.businesswire.com. 2014-08-12. Citováno 2016-03-01.
  13. ^ Fischetti VA (říjen 2008). „Bakteriofágové lysiny jako účinné antibakteriální látky“. Současný názor v mikrobiologii. 11 (5): 393–400. doi:10.1016 / j.mib.2008.09.012. PMC  2597892. PMID  18824123.