WikiDer > OmpT

OmpT
Протеаза 7
OmpTCrystalStructure.jpg
Кристаллическая структура OmpT, созданная в PyMOL, вид сбоку и с воздуха (PDB: 1I78​).[1]
Идентификаторы
ОрганизмEscherichia coli (штамм К12)
СимволOmpT
UniProtP09169
Протеаза внешней мембраны, плазмида F
Идентификаторы
ОрганизмEscherichia coli (штамм К12)
СимволOmpP
UniProtP34210

OmpT является аспартил протеаза найдено на внешней мембране кишечная палочка. OmpT - это подтип семейства омптин протеазы, которые обнаруживаются у некоторых грамотрицательных видов бактерий.[2]

Структура

OmpT представляет собой белок внешней мембраны 33,5 кДа, состоящий из 10 антипараллельных цепей, соединенных 5 внеклеточными петлями. Антипараллельные нити образуют бета-баррель структура, которая охватывает ширину мембраны, создавая поры.[1]

Кишечная палочка омптины могут быть закодированы либо из OmpT ген на хромосоме (часть DLP12 профаг) или из OmpP на плазмиде (OmpP). Последовательности, полученные из этих двух источников, в зрелой протеазе различаются на 24-25%.[3]

Генетические различия между OmpT и другими членами семейства омптинов обнаруживаются во внеклеточных петлях, и поэтому считается, что эта область связана со специфичностью субстрата.[2] Кроме того, цилиндр относительно жесткий, а петли обладают большей гибкостью для связывания с подложками различного размера.[4]

Механизм

Схема, представляющая остатки на OmpT, которые опосредуют нуклеофильную атаку воды во время расщепления пептида.[1]

Первоначально считавшийся сериновой протеазой, OmpT лучше охарактеризовать как аспартил-протеазу из-за его механизма расщепления.[1]

Субстрат OmpT связывается с отрицательно заряженными остатками аспартата и глутамата, поэтому активный центр протеазы является анионным. Это заставляет OmpT избирательно расщеплять пептиды между двумя основными (положительно заряженными) остатками. Активный центр OmpT похож на активный центр других омптинов и характеризуется консервированный остатки у Asp84, Asp86, Asp206 и His208.[5] Наиболее распространенное расщепление связи OmpT происходит между двумя остатками аргинина, потому что их положительный заряд может благоприятно взаимодействовать с отрицательно заряженными частицами в активном сайте во время связывания субстрата.[6]

Из-за специфичности активного сайта OmpT не действует на пептиды с отрицательно заряженным остатком, примыкающим к ножничная связка.[7] Кроме того, OmpT специально идентифицируется как эндопептидаза потому что он не расщепляет пептиды на N- или C-конце, а только между нетерминальными аминокислотами.[8]

В пептидная связь расщепление происходит через нуклеофильный атака воды на карбонил между двумя соседними аминокислотными остатками. Вода поступает в протеазу с внутриклеточной поверхности и стабилизируется Asp83 и His212.[4] Во время переноса протона, связанного с расщеплением пептида, отрицательно заряженный остаток аспартата стабилизирует положительно заряженный гистидин.[1] После стыковки в этом положении вода атакует пептид в активном центре.

Расщепление пептидных связей под действием OmpT также зависит от наличия связанных липополисахарид (ЛПС). Когда ЛПС отсутствует, пептид связывается слишком глубоко в активном центре, и вода не может достичь карбонила из-за его нуклеофильной атаки на ножничную связь.[5]

Биологическая функция и актуальность болезни

В Кишечная палочкаOmpT - это домашняя протеаза, которая расщепляет чужеродный пептидный материал, с которым сталкиваются бактерии.[9] Из-за своей способности расщеплять пептиды, присутствующие в окружающей среде, OmpT связан с несколькими патологиями.

Инфекция мочеиспускательного канала

Инфекция мочеиспускательного канала (ИМП) часто возникают из-за Кишечная палочка попадание в уретру и колонизация. Иммунная система хозяина высвободит протамины и другие противомикробные препараты для борьбы с инфекцией, но OmpT легко разрушает катионные протаминовые пептиды, тем самым повышая риск заражения.[10] Существует генетическая связь между OmpT и другими факторами, опосредующими ИМП (такими как КПСМТ, СНФ1, ПРФ, и sfa), но функциональная связь между этими белками четко не определена.[11]

Колонизация кишечника и сепсис

Энтерогеморрагический Кишечная палочка (EHEC) и энтеропатогенные Кишечная палочка (EPEC) - это патогены, которые зависят от OmpT для колонизации в кишечнике своего хозяина. В ответ на наличие Кишечная палочка в кишечнике хозяин выделяет антимикробные пептиды как часть врожденного иммунного ответа. Поскольку OmpT может расщеплять эти противомикробные препараты и инактивировать их, EHEC и EPEC могут колонизировать толстую или тонкую кишку хозяина и приводить к серьезным диарейным заболеваниям.[12]

В случае сепсис, хозяин активирует систему свертывания крови, чтобы откладывать фибрин и ограничивать распространение бактерий по крови. Однако OmpT может деактивировать ингибитор пути тканевого фактора (TFPI), противодействуя иммунному ответу хозяина и способствуя дальнейшему распространению внекишечных Кишечная палочка инфекционное заболевание.[13]

Развитие суицидного действия OmpT

У рыбок данио ZF-РНКаза-3 (A5HAK0) должен расщепляться протеазой (такой как OmpT), чтобы стать активированным и выполнять свою бактерицидную функцию.[14] Посредством этого развитого суицидного механизма РНКаза опосредует свою собственную активацию, поскольку она расщепляется только в присутствии своей бактериальной мишени.

Другие приложения

OmpT был идентифицирован как потенциальный зонд для использования в масс-спектрометрии. протеомика, потому что его субстратная специфичность позволяет ему различать белки с родственными первичными последовательностями.[15]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Vandeputte-Rutten L, Kramer RA, Kroon J, Dekker N, Egmond MR, Gros P (сентябрь 2001 г.). «Кристаллическая структура протеазы OmpT внешней мембраны из Escherichia coli предполагает новый каталитический сайт». EMBO J. 20 (18): 5033–9. Дои:10.1093 / emboj / 20.18.5033. ЧВК 125623. PMID 11566868.
  2. ^ а б Юн Т.Х., Моррисси Дж.Х. (октябрь 2009 г.). «Полифосфаты и омптины: новые бактериальные прокоагулянты». J. Cell. Мол. Med. 13 (10): 4146–53. Дои:10.1111 / j.1582-4934.2009.00884.x. ЧВК 2891932. PMID 19725923.
  3. ^ Хайко Дж., Лаакконен Л., Джуути К., Калккинен Н., Корхонен Т.К. (сентябрь 2010 г.). «Омптины Yersinia pestis и Salmonella enterica расщепляют петлю реактивного центра ингибитора активатора плазминогена 1». J. Bacteriol. 192 (18): 4553–61. Дои:10.1128 / JB.00458-10. ЧВК 2937412. PMID 20639337.
  4. ^ а б Бааден М., Сансом М.С. (ноябрь 2004 г.). «OmpT: моделирование молекулярной динамики фермента внешней мембраны». Биофиз. J. 87 (5): 2942–53. Дои:10.1529 / biophysj.104.046987. ЧВК 1304768. PMID 15315948.
  5. ^ а б Эрен Э., ван ден Берг Б. (июль 2012 г.). «Структурная основа активации интегральной мембранной протеазы липополисахаридом». J. Biol. Chem. 287 (28): 23971–6. Дои:10.1074 / jbc.M112.376418. ЧВК 3390672. PMID 22645135.
  6. ^ Hwang BY, Varadarajan N, Li H, Rodriguez S, Iverson BL, Georgiou G (январь 2007 г.). «Субстратная специфичность протеазы OmpP внешней мембраны Escherichia coli». J. Bacteriol. 189 (2): 522–30. Дои:10.1128 / JB.01493-06. ЧВК 1797397. PMID 17085556.
  7. ^ Деккер Н., Кокс Р.С., Крамер Р.А., Эгмонд М.Р. (февраль 2001 г.). «Субстратная специфичность интегральной мембранной протеазы OmpT, определяемая пространственно адресованными библиотеками пептидов». Биохимия. 40 (6): 1694–701. Дои:10.1021 / bi0014195. PMID 11327829.
  8. ^ Сугимура К., Нишихара Т. (декабрь 1988 г.). «Очистка, характеристика и первичная структура протеазы VII Escherichia coli со специфичностью для парных основных остатков: идентичность протеазы VII и OmpT». J. Bacteriol. 170 (12): 5625–32. ЧВК 211661. PMID 3056908.
  9. ^ Хайко Дж., Суомалайнен М., Ояла Т., Ляхтенмяки К., Корхонен Т.К. (апрель 2009 г.). «Приглашенный обзор: Нарушение барьеров - атака на врожденную иммунную защиту поверхностными протеазами омптина энтеробактериальных патогенов». Врожденный иммунитет. 15 (2): 67–80. Дои:10.1177/1753425909102559. PMID 19318417.
  10. ^ Штумпе С., Шмид Р., Стивенс Д.Л., Георгиу Г., Баккер Е.П. (август 1998 г.). «Идентификация OmpT как протеазы, которая гидролизует антимикробный пептидный протамин до того, как он попадает в растущие клетки Escherichia coli». J. Bacteriol. 180 (15): 4002–6. ЧВК 107389. PMID 9683502.
  11. ^ Фоксман Б., Чжан Л., Палин К., Таллман П., Маррс С.Ф. (июнь 1995 г.). «Характеристики вирулентности бактерий изолятов Escherichia coli от первичной инфекции мочевыводящих путей». J. Infect. Dis. 171 (6): 1514–21. Дои:10.1093 / infdis / 171.6.1514. PMID 7769286.
  12. ^ Томассин Дж. Л., Браннон Дж. Р., Гиббс Б. Ф., Грюнхайд С., Ле Муаль Х (февраль 2012 г.). «Протеазы наружной мембраны OmpT энтерогеморрагической и энтеропатогенной Escherichia coli по-разному способствуют разложению человеческого LL-37». Заразить. Иммунная. 80 (2): 483–92. Дои:10.1128 / IAI.05674-11. ЧВК 3264287. PMID 22144482.
  13. ^ Юн Т.Х., Котт Дж. Э., Таппинг Р. И., Слауч Дж. М., Моррисси Дж. Х. (январь 2009 г.). «Протеолитическая инактивация ингибитора пути тканевого фактора бактериальными омптинами». Кровь. 113 (5): 1139–48. Дои:10.1182 / кровь-2008-05-157180. ЧВК 2635079. PMID 18988866.
  14. ^ Занфардино А., Пиццо Е., Ди Маро А., Варкамонти М., Д'Алессио Г. (апрель 2010 г.). «Бактерицидное действие ZF-РНКазы-3 на Escherichia coli запускается суицидным действием бактериальной протеазы OmpT». FEBS J. 277 (8): 1921–8. Дои:10.1111 / j.1742-4658.2010.07614.x. PMID 20214681.
  15. ^ Ву С., Тран Дж. К., Замдборг Л. и др. (Август 2012 г.). «Протеаза для протеомики« среднего уровня »». Nat. Методы. 9 (8): 822–4. Дои:10.1038 / nmeth.2074. ЧВК 3430368. PMID 22706673.