OmpT - OmpT

Proteáza 7
OmpTCrystalStructure.jpg
Krystalová struktura OmpT generovaná v PyMOL, boční a letecké pohledy (PDB: 1I78​).[1]
Identifikátory
OrganismusEscherichia coli (kmen K12)
SymbolOmpT
UniProtP09169
Vnější membránová proteáza, plazmid F
Identifikátory
OrganismusEscherichia coli (kmen K12)
SymbolOmpP
UniProtP34210

OmpT je aspartylproteáza nachází se na vnější membráně Escherichia coli. OmpT je podtyp rodiny omptin proteázy, které se nacházejí na některých gramnegativních druzích bakterií.[2]

Struktura

OmpT je protein vnější membrány 33,5 kDa sestávající z 10 antiparalelních řetězců, které jsou spojeny 5 extracelulárními smyčkami. Antiparalelní vlákna tvoří a beta barel struktura, která pokrývá šířku membrány a vytváří póry.[1]

E-coli omptiny lze kódovat buď z OmpT gen na chromozomu (součást DLP12 prorok ) nebo z OmpP na plazmidu (OmpP). Sekvence vzniklé z těchto dvou zdrojů se liší o 24-25% ve zralé proteáze.[3]

Genetické rozdíly mezi OmpT a jinými členy rodiny omptinů se nacházejí v extracelulárních smyčkách, a proto se předpokládá, že tato oblast je spojena se substrátovou specificitou.[2] Hlaveň je také relativně tuhá, zatímco smyčky mají větší flexibilitu pro navázání na substráty různých velikostí.[4]

Mechanismus

Schematické znázornění zbytků na OmpT, které zprostředkovávají nukleofilní útok vody během štěpení peptidem.[1]

I když se původně myslelo, že je to serinová proteáza, OmpT je díky svému mechanismu štěpení lépe charakterizován jako aspartylproteáza.[1]

Substrát OmpT se váže na negativně nabité zbytky aspartátu a glutamátu, takže aktivní místo proteázy je aniontové. To způsobí, že OmpT selektivně štěpí peptidy mezi dvěma základními (kladně nabitými) zbytky. Aktivní místo OmpT se podobá místu jiných omptinů a je charakterizováno konzervovaný zbytky na Asp84, Asp86, Asp206 a His208.[5] Nejběžnější štěpení vazby OmpT je mezi dvěma zbytky argininu, protože jejich pozitivní náboj může příznivě interagovat s negativně nabitými druhy v aktivním místě během vazby na substrát.[6]

Kvůli specifičnosti aktivního místa OmpT nepůsobí na peptidy se záporně nabitým zbytkem sousedícím s nůžková vazba.[7] OmpT je také specificky identifikován endopeptidáza protože neštěpí peptidy na N- nebo C-konci, ale pouze mezi neterminálními aminokyselinami.[8]

The peptidová vazba štěpení nastává prostřednictvím nukleofilní útok vody na karbonylovou skupinu mezi dvěma sousedními aminokyselinovými zbytky. Voda vstupuje do proteázy z intracelulárního povrchu a je stabilizována Asp83 a His212.[4] Během přenosu protonu spojeného s štěpením peptidem negativně nabitý aspartátový zbytek stabilizuje pozitivně nabitý histidin.[1] Jakmile je v této poloze ukotven, je umístěna voda, aby zaútočila na peptid v aktivním místě.

Štěpení peptidových vazeb OmpT je také závislé na přítomnosti vázaných lipopolysacharid (LPS). Pokud LPS není přítomen, peptid se váže příliš hluboko v aktivním místě a voda nemůže dosáhnout karbonylu pro svůj nukleofilní útok na nůžkovou vazbu.[5]

Biologická funkce a význam choroby

v E-coli, OmpT je udržovací proteáza, která degraduje cizí peptidový materiál, se kterým se bakterie setkávají.[9] Díky své schopnosti štěpit peptidy přítomné v okolním prostředí je OmpT spojen s několika patologiemi.

Infekce močového ústrojí

Infekce močového ústrojí (UTI) jsou často způsobeny E-coli vstup do močové trubice a kolonizace. Imunitní systém hostitele se uvolní protaminy a další antimikrobiální látky v boji proti infekci, ale OmpT snadno degraduje kationtové protaminové peptidy, čímž zvyšuje riziko infekce.[10] Existuje genetická souvislost mezi OmpT a dalšími faktory zprostředkujícími UTI (např kpsMT, cnf1, prf, a sfa), ale funkční spojení mezi těmito proteiny není dobře definováno.[11]

Kolonizace střev a sepse

Enterohemoragické E-coli (EHEC) a enteropatogenní E-coli (EPEC) jsou patogeny, které se spoléhají na OmpT při kolonizaci ve střevě hostitele. V reakci na přítomnost E-coli ve střevě hostitel uvolňuje antimikrobiální peptidy jako součást vrozené imunitní odpovědi. Protože OmpT může tyto antimikrobiální látky rozložit a deaktivovat, mohou EHEC a EPEC kolonizovat v tlustém střevě nebo tenkém střevě hostitele a vést k závažným průjmovým onemocněním.[12]

V případě sepse hostitel aktivuje systém srážení krve, aby uložil fibrin a omezil šíření bakterií v krvi. OmpT však může deaktivovat inhibitor dráhy tkáňového faktoru (TFPI), působí proti imunitní odpovědi hostitele a dále udržuje šíření extraintestinálního E-coli infekce.[13]

Vyvinutý sebevražedný účinek OmpT

V zebrafish, ZF-RNase-3 (A5HAK0) musí být štěpen proteázou (jako je OmpT), aby se aktivoval a sloužil své baktericidní funkci.[14] Prostřednictvím tohoto vyvinutého sebevražedného mechanismu zprostředkovává RNáza svou vlastní aktivaci, protože se štěpí pouze v přítomnosti svého bakteriálního cíle.

Další aplikace

OmpT byl identifikován jako potenciální sonda pro použití na základě hmotnostní spektrometrie proteomika, protože jeho substrátová specificita mu umožňuje rozlišovat mezi proteiny s příbuznými primárními sekvencemi.[15]

Reference

  1. ^ A b C d E Vandeputte-Rutten L, Kramer RA, Kroon J, Dekker N, Egmond MR, Gros P (září 2001). „Krystalová struktura proteázy vnější membrány OmpT z Escherichia coli naznačuje nové katalytické místo“. EMBO J.. 20 (18): 5033–9. doi:10.1093 / emboj / 20.18.5033. PMC  125623. PMID  11566868.
  2. ^ A b Yun TH, Morrissey JH (říjen 2009). „Polyfosfát a omptiny: nová bakteriální prokoagulační činidla“. J. Cell. Mol. Med. 13 (10): 4146–53. doi:10.1111 / j.1582-4934.2009.00884.x. PMC  2891932. PMID  19725923.
  3. ^ Haiko J, Laakkonen L, Juuti K, Kalkkinen N, Korhonen TK (září 2010). „Omptiny Yersinia pestis a Salmonella enterica štěpí reaktivní středovou smyčku inhibitoru aktivátoru plazminogenu 1“. J. Bacteriol. 192 (18): 4553–61. doi:10.1128 / JB.00458-10. PMC  2937412. PMID  20639337.
  4. ^ A b Baaden M, Sansom MS (listopad 2004). „OmpT: simulace molekulární dynamiky enzymu vnější membrány“. Biophys. J. 87 (5): 2942–53. doi:10.1529 / biophysj.104.046987. PMC  1304768. PMID  15315948.
  5. ^ A b Eren E, van den Berg B (červenec 2012). "Strukturální základ pro aktivaci integrální membránové proteázy lipopolysacharidem". J. Biol. Chem. 287 (28): 23971–6. doi:10,1074 / jbc.M112.376418. PMC  3390672. PMID  22645135.
  6. ^ Hwang BY, Varadarajan N, Li H, Rodriguez S, Iverson BL, Georgiou G (leden 2007). „Substrátová specificita proteázy vnější membrány Escherichia coli OmpP“. J. Bacteriol. 189 (2): 522–30. doi:10.1128 / JB.01493-06. PMC  1797397. PMID  17085556.
  7. ^ Dekker N, Cox RC, Kramer RA, Egmond MR (únor 2001). "Substrátová specificita integrální membránové proteázy OmpT určená prostorově adresovanými peptidovými knihovnami". Biochemie. 40 (6): 1694–701. doi:10.1021 / bi0014195. PMID  11327829.
  8. ^ Sugimura K, Nishihara T (prosinec 1988). „Čištění, charakterizace a primární struktura proteázy VII Escherichia coli se specificitou pro párové bazické zbytky: identita proteázy VII a OmpT“. J. Bacteriol. 170 (12): 5625–32. PMC  211661. PMID  3056908.
  9. ^ Haiko J, Suomalainen M, Ojala T, Lähteenmäki K, Korhonen TK (duben 2009). „Pozvaná recenze: Prolomení bariér - útok na vrozenou imunitní obranu pomocí omptinových povrchových proteáz enterobakteriálních patogenů. Vrozená imunita. 15 (2): 67–80. doi:10.1177/1753425909102559. PMID  19318417.
  10. ^ Stumpe S, Schmid R, Stephens DL, Georgiou G, Bakker EP (srpen 1998). „Identifikace OmpT jako proteázy, která hydrolyzuje antimikrobiální peptid protamin před vstupem do rostoucích buněk Escherichia coli“. J. Bacteriol. 180 (15): 4002–6. PMC  107389. PMID  9683502.
  11. ^ Foxman B, Zhang L, Palin K, Tallman P, Marrs CF (červen 1995). "Bakteriální virulenční vlastnosti izolátů Escherichia coli z první infekce močových cest". J. Infect. Dis. 171 (6): 1514–21. doi:10.1093 / infdis / 171.6.1514. PMID  7769286.
  12. ^ Thomassin JL, Brannon JR, Gibbs BF, Gruenheid S, Le Moual H (únor 2012). „OmpT vnější membránové proteázy enterohemoragické a enteropatogenní Escherichia coli přispívají odlišně k degradaci lidského LL-37“. Infikovat. Immun. 80 (2): 483–92. doi:10.1128 / IAI.05674-11. PMC  3264287. PMID  22144482.
  13. ^ Yun TH, Cott JE, Tapping RI, Slauch JM, Morrissey JH (leden 2009). "Proteolytická inaktivace inhibitoru dráhy tkáňového faktoru bakteriálními omptiny". Krev. 113 (5): 1139–48. doi:10.1182 / krev-2008-05-157180. PMC  2635079. PMID  18988866.
  14. ^ Zanfardino A, Pizzo E, Di Maro A, Varcamonti M, D'Alessio G (duben 2010). „Baktericidní účinek ZF-RNázy-3 na Escherichia coli je vyvolán sebevražedným účinkem bakterie OmpT proteázy.“ FEBS J. 277 (8): 1921–8. doi:10.1111 / j.1742-4658.2010.07614.x. PMID  20214681.
  15. ^ Wu C, Tran JC, Zamdborg L a kol. (Srpen 2012). „Proteáza pro proteomiku„ uprostřed dolů ““. Nat. Metody. 9 (8): 822–4. doi:10.1038 / nmeth.2074. PMC  3430368. PMID  22706673.