ОмпТ
| Протеаза 7 | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | ОмпТ | ||
| ЮниПрот | P09169 | ||
| |||
| Протеаза внешней мембраны, плазмида F | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | ОмпП | ||
| ЮниПрот | P34210 | ||
| |||
OmpT представляет собой аспартилпротеазу, обнаруженную на внешней мембране Escherichia coli . OmpT — это подтип семейства протеаз омптина , которые обнаружены у некоторых грамотрицательных видов бактерий. [ 2 ]
Структура
[ редактировать ]OmpT представляет собой белок внешней мембраны массой 33,5 кДа, состоящий из 10 антипараллельных нитей, соединенных 5 внеклеточными петлями. Антипараллельные нити образуют структуру бета-цилиндра , которая охватывает всю ширину мембраны, образуя поры. [ 1 ]
Омптины E. coli могут кодироваться либо геном OmpT на хромосоме (часть профага DLP12 ), либо OmpP на плазмиде (OmpP). Последовательности, полученные из этих двух источников, различаются в зрелой протеазе на 24-25%. [ 3 ]
Генетические различия между OmpT и другими членами семейства omptin обнаруживаются во внеклеточных петлях, и, следовательно, считается, что эта область связана с субстратной специфичностью. [ 2 ] Кроме того, цилиндр относительно жесткий, а петли обладают большей гибкостью для прикрепления к подложкам различных размеров. [ 4 ]
Механизм
[ редактировать ]
Первоначально считалось, что OmpT представляет собой сериновую протеазу, но из-за ее механизма расщепления лучше характеризовать как аспартил-протеазу. [ 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 сайт OmpT напоминает активный сайт других омптинов и характеризуется консервативными остатками Asp84, Asp86, Asp206 и His208. [ 5 ] Наиболее распространенное расщепление связи OmpT происходит между двумя остатками аргинина, поскольку их положительный заряд может благоприятно взаимодействовать с отрицательно заряженными частицами в активном центре во время связывания субстрата. [ 6 ]
Из-за специфичности активного центра OmpT не действует на пептиды с отрицательно заряженным остатком, прилегающим к разрезающей связи . [ 7 ] Кроме того, OmpT конкретно идентифицируется как эндопептидаза , поскольку он расщепляет пептиды не на N- или C-конце, а только между неконцевыми аминокислотами. [ 8 ]
Расщепление пептидной связи происходит посредством нуклеофильной атаки воды на карбонильную группу 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 начинает атаковать пептид в активном центре.
Расщепление пептидных связей с помощью OmpT также зависит от присутствия связанного липополисахарида (ЛПС). Когда ЛПС отсутствует, пептид слишком глубоко связывается внутри активного центра, и вода не может достичь карбонила для нуклеофильной атаки разрезаемой связи. [ 5 ]
Биологическая функция и значимость заболевания
[ редактировать ]В E. coli OmpT представляет собой протеазу домашнего хозяйства, которая разрушает чужеродный пептидный материал, с которым сталкиваются бактерии. [ 9 ] Из-за своей способности расщеплять пептиды, присутствующие в окружающей среде, OmpT связан с несколькими патологиями.
Инфекции мочевыводящих путей
[ редактировать ]Инфекции мочевыводящих путей (ИМП) часто возникают из-за попадания E. coli в уретру и ее колонизации. Иммунная система хозяина высвобождает протамины и другие противомикробные препараты для борьбы с инфекцией, но OmpT легко разрушает катионные пептиды протамина, тем самым увеличивая риск заражения. [ 10 ] Существует генетическая связь между OmpT и другими факторами, опосредующими ИМП (такими как kpsMT, cnf1, prf и sfa ), но функциональная связь между этими белками четко не определена. [ 11 ]
Кишечная колонизация и сепсис
[ редактировать ]Энтерогеморрагическая E. coli (EHEC) и энтеропатогенная E. coli (EPEC) представляют собой патогены, колонизация которых в кишечнике хозяина зависит от OmpT. В ответ на присутствие E. coli в кишечнике хозяин высвобождает антимикробные пептиды как часть врожденного иммунного ответа. Поскольку OmpT может расщеплять эти противомикробные препараты и инактивировать их, EHEC и EPEC могут колонизироваться в толстой или тонкой кишке хозяина и приводить к серьезным диарейным заболеваниям. [ 12 ]
В случае сепсиса хозяин активирует систему свертывания крови, чтобы отложить фибрин и ограничить распространение бактерий по крови. Однако OmpT может инактивировать ингибитор пути тканевого фактора (TFPI), противодействуя иммунному ответу хозяина и еще больше поддерживая распространение внекишечной инфекции E. coli . [ 13 ]
Развитое суицидальное действие OmpT
[ редактировать ]У рыбок данио ZF-РНКаза-3 ( A5HAK0 ) должна расщепляться протеазой (такой как OmpT), чтобы активироваться и выполнять свою бактерицидную функцию. [ 14 ] Благодаря этому развитому суицидальному механизму РНКаза опосредует собственную активацию, поскольку она расщепляется только в присутствии бактериальной мишени.
Другие приложения
[ редактировать ]OmpT был идентифицирован как потенциальный зонд для использования в протеомике на основе масс-спектрометрии , поскольку его субстратная специфичность позволяет ему различать белки со связанными первичными последовательностями. [ 15 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и Вандепутт-Руттен Л., Крамер Р.А., Крун Дж., Деккер Н., Эгмонд М.Р., Грос П. (сентябрь 2001 г.). «Кристаллическая структура протеазы внешней мембраны OmpT из Escherichia coli предполагает наличие нового каталитического сайта» . Я ЕСМЬ Дж . 20 (18): 5033–9. дои : 10.1093/emboj/20.18.5033 . ПМЦ 125623 . PMID 11566868 .
- ^ Перейти обратно: а б Юн Т.Х., Моррисси Дж.Х. (октябрь 2009 г.). «Полифосфат и омптины: новые бактериальные прокоагулянты» . Дж. Селл. Мол. Мед . 13 (10): 4146–53. дои : 10.1111/j.1582-4934.2009.00884.x . ПМК 2891932 . ПМИД 19725923 .
- ^ Хайко Дж., Лаакконен Л., Юути К., Калккинен Н., Корхонен Т.К. (сентябрь 2010 г.). «Омптины Yersinia pestis и Salmonella enterica расщепляют петлю реактивного центра ингибитора активатора плазминогена 1» . Дж. Бактериол . 192 (18): 4553–61. дои : 10.1128/JB.00458-10 . ПМЦ 2937412 . ПМИД 20639337 .
- ^ Перейти обратно: а б Бааден М., Сансом М.С. (ноябрь 2004 г.). «OmpT: молекулярно-динамическое моделирование фермента внешней мембраны» . Биофиз. Дж . 87 (5): 2942–53. Бибкод : 2004BpJ....87.2942B . дои : 10.1529/biophysj.104.046987 . ПМЦ 1304768 . ПМИД 15315948 .
- ^ Перейти обратно: а б Эрен Э., ван ден Берг Б. (июль 2012 г.). «Структурные основы активации интегральной мембранной протеазы липополисахаридом» . Ж. Биол. Хим . 287 (28): 23971–6. дои : 10.1074/jbc.M112.376418 . ПМК 3390672 . ПМИД 22645135 .
- ^ Хван БАЙ, Варадараджан Н, Ли Х, Родригес С, Иверсон БЛ, Георгиу Г (январь 2007 г.). «Субстратная специфичность протеазы внешней мембраны Escherichia coli OmpP» . Дж. Бактериол . 189 (2): 522–30. дои : 10.1128/JB.01493-06 . ПМК 1797397 . ПМИД 17085556 .
- ^ Деккер Н., Кокс Р.К., Крамер Р.А., Эгмонд М.Р. (февраль 2001 г.). «Субстратная специфичность интегральной мембранной протеазы OmpT, определяемая пространственно адресованными пептидными библиотеками». Биохимия . 40 (6): 1694–701. дои : 10.1021/bi0014195 . ПМИД 11327829 .
- ^ Сугимура К., Нишихара Т. (декабрь 1988 г.). «Очистка, характеристика и первичная структура протеазы VII Escherichia coli со специфичностью к парным основным остаткам: идентичность протеазы VII и OmpT» . Дж. Бактериол . 170 (12): 5625–32. дои : 10.1128/jb.170.12.5625-5632.1988 . ПМК 211661 . ПМИД 3056908 .
- ^ Хайко Дж., Суомалайнен М., Ояла Т., Ляхтеенмяки К., Корхонен Т.К. (апрель 2009 г.). «Приглашенный обзор: Разрушение барьеров - атака на врожденную иммунную защиту с помощью поверхностных протеаз омптина энтеробактериальных патогенов» . Врожденный иммунитет . 15 (2): 67–80. дои : 10.1177/1753425909102559 . ПМИД 19318417 .
- ^ Стампе С., Шмид Р., Стивенс Д.Л., Георгиу Г., Баккер Е.П. (август 1998 г.). «Идентификация OmpT как протеазы, которая гидролизует антимикробный пептид протамин перед тем, как он проникнет в растущие клетки Escherichia coli» . Дж. Бактериол . 180 (15): 4002–6. дои : 10.1128/JB.180.15.4002-4006.1998 . ПМЦ 107389 . ПМИД 9683502 .
- ^ Фоксман Б., Чжан Л., Пэйлин К., Таллман П., Маррс К.Ф. (июнь 1995 г.). «Характеристики бактериальной вирулентности изолятов Escherichia coli от первичной инфекции мочевыводящих путей». Дж. Заразить. Дис . 171 (6): 1514–21. дои : 10.1093/infdis/171.6.1514 . ПМИД 7769286 .
- ^ Томассин Дж.Л., Брэннон Дж.Р., Гиббс Б.Ф., Грюнхайд С., Ле Муаль Х. (февраль 2012 г.). «Протеазы внешней мембраны OmpT энтерогеморрагической и энтеропатогенной Escherichia coli по-разному способствуют деградации человеческого LL-37» . Заразить. Иммунитет . 80 (2): 483–92. дои : 10.1128/IAI.05674-11 . ПМК 3264287 . ПМИД 22144482 .
- ^ 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. doi : 10.1182/blood-2008-05-157180 . ПМК 2635079 . ПМИД 18988866 .
- ^ 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» . ФЕБС Дж . 277 (8): 1921–8. дои : 10.1111/j.1742-4658.2010.07614.x . ПМИД 20214681 . S2CID 212827 .
- ^ Ву С., Тран Дж.К., Замдборг Л. и др. (август 2012 г.). «Протеаза для протеомики среднего уровня» . Нат. Методы . 9 (8): 822–4. дои : 10.1038/nmeth.2074 . ПМК 3430368 . ПМИД 22706673 .