スブチリシンの結晶構造

Nature Communications volume 14、記事番号: 1163 (2023) この記事を引用

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オートトランスポーター (AT) は、細菌の分泌タンパク質および外膜タンパク質の大きなファミリーであり、病原性表現型に頻繁に関連する広範囲の酵素活性を網羅しています。 我々は、日和見病原体 Serratia marcescens のズブチラーゼ自己輸送体 Ssp の構造的および機能的特徴を報告します。 スブチラーゼの構造は十分に文書化されているが、このズブチリシン様タンパク質は 248 残基の β ヘリックスと結合しており、それ自体が基質相互作用に関与する活性部位の周囲に 3 本の指のような突起を含んでいます。 さらに、サブチラーゼ AT の活性が上皮細胞への侵入に必要であるだけでなく、細胞毒性を引き起こすことも明らかにしました。 Ssp の構造は、ズブチラーゼ AT の詳細を提供するだけでなく、より遠い関係にある AT に共通のフレームワークと機能も明らかにします。 したがって、これらの発見は、大規模な AT スーパーファミリーの機能分岐の根底にある分子機構の理解に向けた重要な前進でもあります。

スブチラーゼは、細菌、古細菌、真核生物に見られる主に細胞外プロテアーゼの多様なグループです。 スブチリシン様タンパク質グループは、プロテアーゼの (キモ) トリプシン ファミリーに次いで 2 番目に大きなセリン プロテアーゼ ファミリーを構成します1。 スブチラーゼは、細菌やウイルスの感染、腫瘍形成と転移、病気の発病、植物の成長と発育を含む幅広い生物学的機能において役割を果たしており、洗濯洗剤や食器洗い洗剤の添加剤としても世界中の産業界で利用されています2、3、4、5。 6. ズブチラーゼは広範囲に研究されていますが、1 つのユニークでほとんど特徴が解明されていないサブチラーゼのグループが、細菌の自己輸送体 (AT) タンパク質スーパーファミリーの一部として発見されています。

自己輸送体（AT）はグラム陰性菌の分泌タンパク質の最大のファミリーであり、その多くは強力な細胞毒や免疫調節物質であるとともに、宿主細胞への付着や侵入、バイオフィルムの形成など、細菌の感染や病気において重要な役割を果たしています6,7。 ATは、細菌内膜を通過するSec依存性輸送のためのシグナルペプチドと、外膜を通過するパッセンジャードメインの分泌のためのC末端トランスロケータードメインを含む、保存されたドメイン構造を持っています（図1a）。 表面輸送されたパッセンジャーは、細菌の病因におけるさまざまな役割を担っており（図1a）、それにより、特定のドメイン構造により、ATはプロテアーゼ、リパーゼ、ホスファターゼ活性などの酵素活性を含む異なる機能を持つことができます。

スブチラーゼ AT は、プロテアーゼ活性を有する 2 つの AT ファミリーのうちの 1 つを構成し、もう 1 つは SPATE (Enterobactericeae のセリン プロテアーゼ自動輸送体) を含む (キモ)トリプシン様プロテアーゼ AT です。 後者のグループはおそらく最もよく特徴付けられた AT であり、パッセンジャーの一部として 3 本鎖 β ヘリックスと N 末端プロテアーゼ サブドメインが組み込まれています 8。 例えば、プラスミドにコードされた毒素（Pet）などのSPATEには、N末端（キモ）トリプシン様サブドメインを持つ約600残基のβヘリックスが含まれており、スペクトリンなどの基質を切断して細胞骨格破壊を引き起こします9。 比較すると、特にシュードモナス属 10、11、12、13、14、髄膜炎菌 15、百日咳菌 16 に至る細菌性病原体に見られるタンパク質の大きなグループであるズブチラーゼ AT に関する情報は少ない。 よく研究されているズブチラーゼ AT には、百日咳菌 SphB1 および髄膜炎菌 NalP が含まれます。これらは両方とも脂質化されており 17,18、それぞれ糸状血球凝集素 16 やプロテアーゼ IgA またはラクトフェリン結合タンパク質 LbpB などの異なる表面タンパク質を切断することが示されています 15,19。 全体として、これまでの研究は、多くのズブチラーゼ AT が、宿主細胞に対する細胞変性効果の誘発、血清耐性の付与、バイオフィルム形成など、細菌の病因において役割を果たしているようであることを示しており、その役割は (キモ)トリプシン様プロテアーゼ AT にも共通していると考えられます10。 、13、20、21、22、23。