OmpT

Proteaza 7
Struktura krystaliczna OmpT wygenerowana w PyMOL, widoki boczne i lotnicze (​).
Identyfikatory
Organizm	Escherichia coli (szczep K12)
Symbol	OmpT
UniProt	P09169
Szukaj Struktury Model szwajcarski Domeny InterPro

Proteaza błony zewnętrznej,
identyfikatory plazmidu F
Organizm	Escherichia coli (szczep K12)
Symbol	OmpP
UniProt	P34210
Szukaj Struktury Model szwajcarski Domeny InterPro

OmpT to proteaza aspartylowa znajdująca się na zewnętrznej błonie Escherichia coli . OmpT jest podtypem rodziny omptyny , które znajdują się na niektórych gatunkach bakterii Gram-ujemnych.

Struktura

OmpT jest białkiem błony zewnętrznej o masie cząsteczkowej 33,5 kDa, składającym się z 10 przeciwrównoległych nici połączonych 5 pętlami zewnątrzkomórkowymi. Antyrównoległe pasma tworzą beczki beta , która rozciąga się na szerokość membrany, tworząc pory.

E. coli mogą być kodowane albo z genu OmpT na chromosomie (część profaga DLP12 ) albo z OmpP na plazmidzie (OmpP). Sekwencje pochodzące z tych dwóch źródeł różnią się o 24-25% w dojrzałej proteazie.

Różnice genetyczne między OmpT a innymi członkami rodziny omptin znajdują się w pętlach zewnątrzkomórkowych, dlatego uważa się, że ten obszar jest związany ze specyficznością substratową. Ponadto cylinder jest stosunkowo sztywny, podczas gdy pętle mają większą elastyczność, aby wiązać się z podłożami o różnych rozmiarach.

Mechanizm

Schemat przedstawiający reszty na OmpT, które pośredniczą w nukleofilowym ataku wody podczas cięcia peptydów.

Chociaż pierwotnie uważano, że jest proteazą serynową, OmpT jest lepiej scharakteryzowany jako proteaza aspartylowa ze względu na mechanizm rozszczepienia.

Substrat OmpT wiąże się z ujemnie naładowanymi resztami asparaginianu i glutaminianu, więc miejsce aktywne proteazy jest anionowe. Powoduje to, że OmpT selektywnie rozszczepia peptydy między dwiema resztami zasadowymi (dodatnio naładowanymi). Miejsce aktywne OmpT przypomina miejsce innych omptin i charakteryzuje się konserwatywnymi resztami w Asp84, Asp86, Asp206 i His208. Najczęstsze rozszczepienie wiązania przez OmpT zachodzi między dwiema resztami argininy, ponieważ ich ładunek dodatni może korzystnie oddziaływać z ujemnie naładowanymi formami w miejscu aktywnym podczas wiązania substratu.

Ze względu na specyficzność miejsca aktywnego, OmpT nie działa na peptydy z ujemnie naładowaną resztą przylegającą do wiązania rozszczepialnego . Ponadto OmpT jest specyficznie identyfikowany jako endopeptydaza , ponieważ nie rozszczepia peptydów na N- lub C-końcu, ale tylko między niekońcowymi aminokwasami.

wiązania peptydowego następuje poprzez nukleofilowy atak wody na karbonyl między dwiema sąsiadującymi resztami aminokwasowymi. Woda dostaje się do proteazy z powierzchni wewnątrzkomórkowej i jest stabilizowana przez Asp83 i His212. Podczas przeniesienia protonu związanego z rozszczepieniem peptydu, ujemnie naładowana reszta asparaginianu stabilizuje dodatnio naładowaną histydynę. Po zadokowaniu w tej pozycji woda jest ustawiana tak, aby atakować peptyd w miejscu aktywnym.

Rozszczepianie wiązań peptydowych przez OmpT jest również zależne od obecności związanego lipopolisacharydu (LPS). Gdy LPS nie jest obecny, peptyd wiąże się zbyt głęboko w miejscu aktywnym, a woda nie może dotrzeć do karbonylu w celu nukleofilowego ataku wiązania rozszczepialnego.

Funkcja biologiczna i znaczenie choroby

W E. coli OmpT jest proteazą porządkową, która rozkłada obcy materiał peptydowy napotykany przez bakterie. Ze względu na swoją zdolność do rozszczepiania peptydów obecnych w otaczającym środowisku, OmpT jest powiązany z kilkoma patologiami.

Infekcje dróg moczowych

Infekcje dróg moczowych (ZUM) są często spowodowane przez bakterie E. coli , które przedostają się do cewki moczowej i kolonizują. Układ odpornościowy gospodarza uwalnia protaminy i inne środki przeciwdrobnoustrojowe w celu zwalczania infekcji, ale OmpT z łatwością rozkłada kationowe peptydy protaminy, zwiększając w ten sposób ryzyko infekcji. Istnieje powiązanie genetyczne między OmpT a innymi czynnikami pośredniczącymi w ZUM (takimi jak kpsMT, cnf1, prf i sfa ), ale związek funkcjonalny między tymi białkami nie jest dobrze zdefiniowany.

Kolonizacja jelit i sepsa

Enterohemorrhagic E. coli (EHEC) i enteropatogenne E. coli (EPEC) to patogeny, które polegają na OmpT w celu kolonizacji jelita gospodarza. W odpowiedzi na obecność E. coli w jelicie gospodarz uwalnia peptydy przeciwdrobnoustrojowe jako część wrodzonej odpowiedzi immunologicznej. Ponieważ OmpT może rozkładać te środki przeciwdrobnoustrojowe i je dezaktywować, EHEC i EPEC mogą kolonizować okrężnicę lub jelito cienkie gospodarza i prowadzić do poważnych chorób biegunkowych.

W przypadku sepsy gospodarz aktywuje układ krzepnięcia krwi w celu odkładania fibryny i ograniczania rozprzestrzeniania się bakterii we krwi. Jednak OmpT może inaktywować inhibitor szlaku czynnika tkankowego (TFPI), przeciwdziałając odpowiedzi immunologicznej gospodarza i dalej utrwalając rozprzestrzenianie się pozajelitowej infekcji E. coli .

Rozwinięta samobójcza akcja OmpT

U danio pręgowanego ZF-RNaza-3 () musi zostać rozszczepiona przez proteazę (taką jak OmpT), aby mogła zostać aktywowana i spełniać swoją funkcję bakteriobójczą. Poprzez ten wyewoluowany mechanizm samobójczy RNaza pośredniczy we własnej aktywacji, ponieważ jest rozszczepiana tylko w obecności celu bakteryjnego.

Inne aplikacje

OmpT został zidentyfikowany jako potencjalna sonda do zastosowania w proteomice opartej na spektrometrii mas , ponieważ jej specyficzność substratowa pozwala na rozróżnienie białek o powiązanych sekwencjach pierwszorzędowych.