Белок хвостового шипа фага P22
| Бифункциональный хвостовой белок | |
|---|---|
 | |
| Идентификаторы | |
| Организм | |
| Символ | 9 |
| Входить | 1262799 |
| ПДБ | 2XC1 |
| RefSeq (мРНК) | NC_002371.2 |
| RefSeq (защита) | НП_059644.1 |
| Другие данные | |
| Номер ЕС | 3.2.1.- |
| хромосома | Геном: 0,02 - 0,02 Мб |
Белок хвостового шипа (P22TSP) фага P22 Enterobacteria опосредует распознавание и адгезию между бактериофагом и поверхностью клеток Salmonella enterica . Он закрепляется внутри вирусной оболочки и распознает О-антигенную часть липополисахарида ( ЛПС) на внешней мембране грамотрицательных бактерий . Он обладает эндогликаназной активностью, способствующей сокращению длины О-антигена во время инфекции. [ 2 ]
История
[ редактировать ]Первоначальный интерес к белкам хвостовых шипов заключался в изучении влияния мутаций на сворачивание белков . [ 3 ] Некоторые мутации влияют на эффективность сворачивания белка, но не влияют на окончательную нативную структуру. Были идентифицированы и другие мутации, которые приводят к фенотипу, чувствительному к температуре. [ 4 ] Эксперименты по восстановлению показали, что in vitro процесс сворачивания точно отражает in vivo путь сворачивания . [ 3 ] Далее было продемонстрировано, что выходы сворачивания in vitro сильно снижаются с повышением температуры. [ 5 ]
Функция
[ редактировать ]Связывание О-антигена
[ редактировать ]P22TSP распознает полисахарид О-антигена ЛПС серотипов A, B или D1. Серотипы соответствуют видам S. Typhimurium , S. Enteritidis и S. Paratyphi A. [ 6 ] Эти углеводы имеют одну и ту же повторяющуюся единицу трисахарида основной цепи альфа-D- манноза- (1-4)-альфа-L- рамноза- (1-3)-альфа-D- галактоза- (1-2), но каждый из них имеет другой 2,6-дидезоксигексозный заместитель у С-3 маннозы . [ 7 ]
In vivo P22TSP связывается как гомотример, и одна фаговая частица может нести до 6 хвостовых шипов. P22TSP может связываться мультивалентно, что приводит к практически необратимому прикреплению. [ 7 ] Было показано, что для связывания необходимо минимум две повторяющиеся единицы или октасахарид. [ 2 ] TSP также способен связывать более длинные фрагменты с аналогичным сродством.
Эндогликозидазная активность
[ редактировать ]P22TSP обладает эндорамнозидазной активностью и расщепляет гликозидную связь рамнозной группы, образуя октасахаридный продукт. Две аспарагиновые кислоты и одна глутаминовая кислота в активном центре тесно связаны с ферментативной активностью . [ 2 ] Были предложены различные биологические функции этого расщепления. Расщепление может облегчить доступ к мембране . [ 8 ] или позволить фагу найти оптимальное положение для заражения . [ 9 ]
Роль в инъекции ДНК
[ редактировать ]Было продемонстрировано, что расщепление О-антигена необходимо для ДНК выброса фагом . Было высказано предположение, что связывание P22TSP позволяет фагу инъецировать свою ДНК . [ 10 ]
Структура
[ редактировать ]P22TSP — гомотримерный структурный белок, состоящий из 666 аминокислот . Он нековалентно связан с шейкой вирусного капсида . Он кристаллизован в пространственной группе P213 и имеет один мономер в асимметричной единице. Во вторичной структуре P22TSP преобладает параллельная бета-спираль, состоящая из 13 полных витков. [ 11 ] Эта структура дополнительно характеризуется как бета-соленоидный домен.
P22TSP состоит из двух доменов , каждый из которых выполняет разные функции. N -концевые домены служат для связывания с фаговой частицей, а С-концевые домены взаимодействуют с поверхностью сальмонеллы . Эти два домена соединены гибким линкером. [ 2 ]
Сайт связывания P22TSP расположен в центральной части Бета-спирали . Глубокая щель образуется вставкой из 60 остатков с одной стороны и тремя меньшими вставками из 5-25 остатков с другой. [ 12 ]
Гомологичные белки
[ редактировать ]Было идентифицировано несколько функциональных гомологов P22TSP, принадлежащих бактериофагам HK620 и Sf6. Оба этих белка хвостового шипа также содержат правосторонние параллельные бета-спирали и имеют схожее связывание и расщепление O-антигена с P22TSP. Эти белки имеют 70% идентичности последовательностей в своих N-концевых доменах , но не сходства последовательностей обнаружено в C-концевых доменах . [ 13 ]
Трансляционные приложения
[ редактировать ]Каркасы связывания углеводов
[ редактировать ]P22TSP также был изучен из-за его высокой кинетической стабильности. Поскольку он существует и функционирует во внеклеточной среде, он должен выдерживать суровые условия, такие как сильно меняющиеся температуры или высокие концентрации ферментов, разлагающих белок . [ 14 ] Кинетическая стабильность P22TSP обусловлена его компактной архитектурой бета-соленоида . Показано, что, как и другие вирусные фиброзные белки, белок хвостового шипа Р22 обладает высокой устойчивостью к денатурации. Это делает P22TSP многообещающим кандидатом для использования в качестве термостабильного каркаса, который можно адаптировать для распознавания гетерополимеров. [ 14 ]
Терапия против сальмонеллезной инфекции
[ редактировать ]Белки Tailspike также продемонстрировали потенциал для более трансляционных применений, таких как борьба с бактериальными инфекциями . Исследование показало, что пероральный прием P22TSP заметно снижает колонизацию сальмонеллы в группе цыплят. Они предполагают, что эндорамнозидазная активность свободной молекулы хвостового шипа служит для модификации О-антигена, нарушая структуру ЛПС и тем самым предотвращая связывание белка хвостового шипа, прикрепленного к фагу P22. Авторы предполагают, что это может стать новой терапией, предназначенной для борьбы с бактериальными инфекциями . [ 15 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ 2XC1 , 2VFM , 2VKY , 2VFP , 2VFQ , 2VFO , 2VFN , 2VNL , 3TH0 , 1TYU , 1TYV , 1TYX , 1TYW , 1TSP , 1CLW , 1QRB , 1QRC , 1QQ1 , 1QA1 , 1QA2 , 1QA3 , 1ЛКТ
- ^ Jump up to: а б с д Андрес Д., Бакса У., Ханке С., Секлер Р., Барбирз С. (октябрь 2010 г.). «Связывание углеводов с белком хвостового шипа фага P22 сальмонеллы и его роль во время инфекции клетки-хозяина». Труды Биохимического общества . 38 (5): 1386–1389. дои : 10.1042/BST0381386 . ПМИД 20863318 .
- ^ Jump up to: а б Даннер М., Секлер Р. (ноябрь 1993 г.). «Механизм мутаций сворачивания белка хвостового шипа фага P22» . Белковая наука . 2 (11): 1869–1881. дои : 10.1002/pro.5560021109 . ПМК 2142274 . PMID 8268798 .
- ^ Митраки А., Кинг Дж (июль 1992 г.). «Аминокислотные замены, влияющие на пути внутриклеточного сворачивания белков» . Письма ФЭБС . 307 (1): 20–25. дои : 10.1016/0014-5793(92)80894-М . ПМИД 1639189 . S2CID 20899674 .
- ^ Даннер М., Фукс А., Миллер С., Секлер Р. (август 1993 г.). «Складывание и сборка эндорамнозидазы хвостового шипа фага P22, лишенной N-концевого домена, связывающего головку» . Европейский журнал биохимии . 215 (3): 653–661. дои : 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18076.x . ПМИД 8354271 .
- ^ Андрес Д., Гольке Ю., Брокер Н.К., Шульце С., Рабш В., Хайнеманн Ю., Барбирц С., Секлер Р. (апрель 2013 г.). «Основной карман распознавания серотипа на белке хвостового шипа фага P22 заставляет фрагменты О-антигена серовара Salmonella enterica Paratyphi A связываться в виде нерастворенных конформеров» . Гликобиология . 23 (4): 486–494. дои : 10.1093/гликоб/cws224 . ПМИД 23292517 .
- ^ Jump up to: а б Бакса У., Купер А., Вайнтрауб А., Пфейл В., Секлер Р. (май 2001 г.). «Энтальпийные барьеры гидрофобного связывания олигосахаридов с белком хвостового шипа фага P22». Биохимия . 40 (17): 5144–5150. дои : 10.1021/bi0020426 . ПМИД 11318636 .
- ^ Линдберг А.А. (1977). «Бактериальные поверхностные углеводы и адсорбция бактериофагов». Поверхностные углеводы прокариотической клетки : 289–356.
- ^ Байер М.Э., Такеда К., Уетаке Х (сентябрь 1980 г.). «Эффекты разрушения рецепторов бактериофагами сальмонеллы эпсилон 15 и с341». Вирусология . 105 (2): 328–337. дои : 10.1016/0042-6822(80)90034-3 . ПМИД 7423851 .
- ^ Андрес Д., Ханке С., Бакса У., Сыл А., Барбирз С., Секлер Р. (ноябрь 2010 г.). «Взаимодействие хвостового шипа с эффектом липополисахарида на выброс ДНК из частиц фага P22 in vitro» . Журнал биологической химии . 285 (47): 36768–36775. дои : 10.1074/jbc.M110.169003 . ПМЦ 2978605 . ПМИД 20817910 .
- ^ Штайнбахер С., Секлер Р., Миллер С., Стейпе Б., Хубер Р., Райнемер П. (июль 1994 г.). «Кристаллическая структура белка хвостового шипа P22: встречно-пальцевые субъединицы в термостабильном тримере». Наука . 265 (5170): 383–386. Бибкод : 1994Sci...265..383S . дои : 10.1126/science.8023158 . ПМИД 8023158 .
- ^ Штайнбахер С., Бакса У., Миллер С., Вайнтрауб А., Секлер Р., Хубер Р. (октябрь 1996 г.). «Кристаллическая структура белка хвостового шипа фага P22 в комплексе с рецепторами O-антигена Salmonella sp.» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 93 (20): 10584–10588. Бибкод : 1996PNAS...9310584S . дои : 10.1073/pnas.93.20.10584 . ПМК 38196 . ПМИД 8855221 .
- ^ Барбирц С., Мюллер Дж.Дж., Утрехт К., Кларк А.Дж., Хайнеманн Ю., Секлер Р. (июль 2008 г.). «Кристаллическая структура хвостового шипа фага Escherichia coli HK620: модули эндогликозидазы подовирусного хвостового шипа эволюционно родственны» . Молекулярная микробиология . 69 (2): 303–316. дои : 10.1111/j.1365-2958.2008.06311.x . ПМИД 18547389 . S2CID 34854199 .
- ^ Jump up to: а б Барбирз С., Беккер М., Фрайберг А., Секлер Р. (февраль 2009 г.). «Белки хвостового шипа фага с бета-соленоидной складкой как термостабильные материалы, связывающие углеводы». Макромолекулярная биология . 9 (2): 169–173. дои : 10.1002/mabi.200800278 . ПМИД 19148901 .
- ^ Васех С., Ханифи-Могаддам П., Коулман Р., Масотти М., Райан С., Фосс М., Маккензи Р., Генри М., Шимански С.М., Танха Дж. (2010). «Пероральный прием белка хвостового шипа фага P22 снижает колонизацию сальмонеллы у кур: перспективы новой терапии против бактериальных инфекций» . ПЛОС ОДИН . 5 (11): е13904. Бибкод : 2010PLoSO...513904W . дои : 10.1371/journal.pone.0013904 . ПМЦ 2989905 . ПМИД 21124920 .