OmpT - OmpT

Proteaz 7
OmpTCrystalStructure.jpg
PyMOL'de oluşturulan OmpT'nin Kristal Yapısı, yandan ve havadan görünümler (PDB: 1I78​).[1]
Tanımlayıcılar
OrganizmaEscherichia coli (suş K12)
SembolOmpT
UniProtP09169
Dış zar proteaz, Plazmid F
Tanımlayıcılar
OrganizmaEscherichia coli (suş K12)
SembolOmpP
UniProtP34210

OmpT bir aspartil proteaz dış zarında bulundu Escherichia coli. OmpT, ailesinin bir alt türüdür Omptin bazı gram-negatif bakteri türlerinde bulunan proteazlar.[2]

Yapısı

OmpT, 5 hücre dışı döngü ile bağlanan 10 antiparalel iplikten oluşan 33.5 kDa'lık bir dış zar proteinidir. Antiparalel iplikler bir beta varil zarın genişliğini kaplayan ve gözenek oluşturan yapı.[1]

E. coli omptinler, OmpT bir kromozom üzerindeki gen (bir DLP12'nin parçası peygamberlik ) veya OmpP bir plazmid (OmpP) üzerinde. Bu iki kaynaktan ortaya çıkan diziler, olgun proteazda% 24-25 oranında farklılık gösterir.[3]

OmpT ve omptin ailesinin diğer üyeleri arasındaki genetik farklılıklar hücre dışı döngülerde bulunur ve bu nedenle bu alanın substrat spesifikliği ile ilişkili olduğu düşünülmektedir.[2] Ayrıca, namlu nispeten serttir, oysa ilmekler farklı boyutlardaki alt tabakalara bağlanmak için daha fazla esnekliğe sahiptir.[4]

Mekanizma

Peptit bölünmesi sırasında suyun nükleofilik saldırısına aracılık eden OmpT üzerindeki kalıntıları temsil eden şematik.[1]

Başlangıçta bir serin proteaz olduğu düşünülse de, OmpT, bölünme mekanizması nedeniyle bir aspartil proteaz olarak daha iyi karakterize edilir.[1]

OmpT substratı, negatif yüklü aspartat ve glutamat kalıntılarına bağlanır, bu nedenle proteazın aktif bölgesi anyoniktir. Bu, OmpT'nin peptitleri iki temel (pozitif yüklü) kalıntı arasında seçici olarak yarmasına neden olur. OmpT'nin aktif bölgesi diğer omptinlere benzer ve şu özelliklerle karakterize edilir: korunmuş Asp84, Asp86, Asp206 ve His208'deki kalıntılar.[5] OmpT tarafından en yaygın bağ bölünmesi, iki arginin kalıntısı arasındadır çünkü bunların pozitif yükleri, substrat bağlama sırasında aktif bölgede negatif yüklü türlerle olumlu bir şekilde etkileşime girebilir.[6]

Aktif bölgenin özgüllüğü nedeniyle, OmpT, eksi yüklü bir kalıntıya komşu peptitler üzerinde etki etmez. makaslı bağ.[7] Ayrıca, OmpT özellikle bir endopeptidaz çünkü peptitleri N- veya C-terminalinde yarmaz, ancak sadece terminal olmayan amino asitler arasında.[8]

Peptit bağı bölünme yoluyla gerçekleşir nükleofilik iki bitişik amino asit kalıntısı arasındaki karbonile su saldırısı. Su, proteaza hücre içi yüzeyden girer ve Asp83 ve His212 tarafından stabilize edilir.[4] Peptit bölünmesiyle ilişkili proton transferi sırasında, negatif yüklü aspartat kalıntısı, pozitif yüklü histidini stabilize eder.[1] Bu pozisyona yerleştirildikten sonra, aktif bölgedeki peptide saldıracak şekilde su konumlandırılır.

OmpT tarafından peptit bağlarının bölünmesi ayrıca bağlı lipopolisakkarit (LPS). LPS mevcut olmadığında, peptit aktif bölge içinde çok derin bir şekilde bağlanır ve su, kesilebilir bağın nükleofilik saldırısı için karbonile ulaşamaz.[5]

Biyolojik fonksiyon ve hastalık ilişkisi

İçinde E. coliOmpT, bakterilerin karşılaştığı yabancı peptit materyalini bozan, temizleyici bir proteazdır.[9] Çevresindeki ortamda bulunan peptitleri parçalama kabiliyeti nedeniyle OmpT, birkaç patolojiyle ilişkilidir.

İdrar yolu enfeksiyonları

İdrar yolu enfeksiyonları (İYE'ler) genellikle E. coli üretra girme ve kolonileşme. Ev sahibinin bağışıklık sistemi serbest kalacak Protaminler ve diğeri antimikrobiyaller enfeksiyonla mücadele etmek için, ancak OmpT, katyonik protamin peptitlerini kolayca bozar ve böylece enfeksiyon riskini artırır.[10] OmpT ile diğer İYE aracılı faktörler (örneğin kpsMT, cnf1, prf, ve sfa), ancak bu proteinler arasındaki fonksiyonel bağlantı iyi tanımlanmamıştır.[11]

Bağırsak kolonizasyonu ve sepsis

Enterohemorajik E. coli (EHEC) ve enteropatojenik E. coli (EPEC), konakçılarının bağırsağında kolonileşmesi için OmpT'ye dayanan patojenlerdir. Varlığına yanıt olarak E. coli bağırsakta konakçı, doğuştan gelen bağışıklık tepkisinin bir parçası olarak antimikrobiyal peptitleri serbest bırakır. OmpT bu antimikrobiyalleri parçalayabildiğinden ve onları inaktive edebileceğinden, EHEC ve EPEC konağın kolonunda veya ince bağırsağında kolonileşebilir ve ciddi ishal hastalıklarına yol açabilir.[12]

Bu durumuda sepsis konakçı, fibrin biriktirmek ve bakterilerin kana yayılmasını sınırlamak için kan pıhtılaşma sistemini aktive eder. Ancak, OmpT, doku faktörü yolu inhibitörü (TFPI), konağın bağışıklık tepkisine karşı koyar ve ayrıca bağırsak dışı yayılmayı sürdürür. E. coli enfeksiyon.[13]

OmpT'nin gelişmiş intihar eylemi

Zebra balığı olarak, ZF-RNase-3 (A5HAK0) aktif hale gelmek ve bakterisidal işlevini yerine getirmek için bir proteaz (OmpT gibi) tarafından bölünmelidir.[14] Bu evrimleşmiş intihar mekanizması yoluyla, RNase, yalnızca bakteriyel hedefinin varlığında bölündüğü için kendi aktivasyonuna aracılık eder.

Diğer uygulamalar

OmpT, kütle spektrometresi tabanlı kullanım için potansiyel bir prob olarak tanımlanmıştır. proteomik çünkü substrat özgüllüğü, ilgili birincil dizilere sahip proteinler arasında ayrım yapmasına izin verir.[15]

Referanslar

  1. ^ a b c d e Vandeputte-Rutten L, Kramer RA, Kroon J, Dekker N, Egmond MR, Gros P (Eylül 2001). "Escherichia coli'den dış zar proteaz OmpT'nin kristal yapısı, yeni bir katalitik bölge öneriyor". EMBO J. 20 (18): 5033–9. doi:10.1093 / emboj / 20.18.5033. PMC  125623. PMID  11566868.
  2. ^ a b Yun TH, Morrissey JH (Ekim 2009). "Polifosfat ve omptinler: yeni bakteriyel prokoagülan ajanlar". J. Cell. Mol. Orta. 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 (Eylül 2010). "Yersinia pestis ve Salmonella enterica'nın omptinleri, plazminojen aktivatör inhibitörü 1'in reaktif merkez halkasını keser". J. Bakteriyol. 192 (18): 4553–61. doi:10.1128 / JB.00458-10. PMC  2937412. PMID  20639337.
  4. ^ a b Baaden M, Sansom MS (Kasım 2004). "OmpT: bir dış zar enziminin moleküler dinamik simülasyonları". 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 (Temmuz 2012). "Bütünleşik bir membran proteazının lipopolisakkarit tarafından aktivasyonu için yapısal temel". J. Biol. Kimya. 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 (Ocak 2007). "Escherichia coli dış zar proteaz OmpP'nin substrat özgüllüğü". J. Bakteriyol. 189 (2): 522–30. doi:10.1128 / JB.01493-06. PMC  1797397. PMID  17085556.
  7. ^ Dekker N, Cox RC, Kramer RA, Egmond MR (Şubat 2001). "İntegral membran proteaz OmpT'nin substrat spesifitesi, uzamsal olarak adreslenmiş peptit kitaplıkları ile belirlenir". Biyokimya. 40 (6): 1694–701. doi:10.1021 / bi0014195. PMID  11327829.
  8. ^ Sugimura K, Nishihara T (Aralık 1988). "Escherichia coli proteaz VII'nin saflaştırılması, karakterizasyonu ve birincil yapısı, eşleştirilmiş bazik kalıntılar için özgüllük: proteaz VII ve OmpT kimliği. J. Bakteriyol. 170 (12): 5625–32. PMC  211661. PMID  3056908.
  9. ^ Haiko J, Suomalainen M, Ojala T, Lähteenmäki K, Korhonen TK (Nisan 2009). "Davetli inceleme: Engelleri aşmak - enterobakteriyel patojenlerin omptin yüzey proteazları tarafından doğuştan gelen bağışıklık savunmalarına saldırı". Doğuştan Bağışıklık. 15 (2): 67–80. doi:10.1177/1753425909102559. PMID  19318417.
  10. ^ Stumpe S, Schmid R, Stephens DL, Georgiou G, Bakker EP (Ağustos 1998). "OmpT'nin, büyüyen Escherichia coli hücrelerine girmeden önce antimikrobiyal peptit protamini hidrolize eden proteaz olarak tanımlanması". J. Bakteriyol. 180 (15): 4002–6. PMC  107389. PMID  9683502.
  11. ^ Foxman B, Zhang L, Palin K, Tallman P, Marrs CF (Haziran 1995). "Escherichia coli'nin bakteriyel hastalık oluşturma özellikleri, ilk kez idrar yolu enfeksiyonundan izole edilmiştir". 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 (Şubat 2012). "Enterohemorajik ve enteropatojenik Escherichia coli'nin OmpT dış membran proteazları, insan LL-37'nin bozulmasına farklı şekilde katkıda bulunur". Infect. İmmün. 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 (Ocak 2009). "Bakteriyel omptinlerle doku faktörü yolu inhibitörünün proteolitik inaktivasyonu". Kan. 113 (5): 1139–48. doi:10.1182 / kan-2008-05-157180. PMC  2635079. PMID  18988866.
  14. ^ Zanfardino A, Pizzo E, Di Maro A, Varcamonti M, D'Alessio G (Nisan 2010). "ZF-RNase-3'ün Escherichia coli üzerindeki bakterisidal etki, bakterinin OmpT proteazının intihar eylemiyle tetiklenir". FEBS J. 277 (8): 1921–8. doi:10.1111 / j.1742-4658.2010.07614.x. PMID  20214681.
  15. ^ Wu C, Tran JC, Zamdborg L, vd. (Ağustos 2012). "Orta-aşağı" proteomikler için bir proteaz ". Nat. Yöntemler. 9 (8): 822–4. doi:10.1038 / nmeth.2074. PMC  3430368. PMID  22706673.