OBPgp279 - OBPgp279

OBPgp279
OBPgp279 Предсказанная структура 3.png
Прогнозируемая структура OPBgp279 от Phyre2. Гомологическая модель на основе 4OK7.
Идентификаторы
ОрганизмФаг Pseudomonas OBP
СимволOBP_279
UniProtG9I9L2

OBPgp279 (Белок 279 генома OBP) представляет собой эндолизин что гидролизует пептидогликан, основной компонент бактериальной мембраны.[1] OBPgp279 находится в Pseudomonas fluorescens фаг OBP, который принадлежит Myoviridae семья бактериофаги. Благодаря своей роли в гидролизе пептидогликанового слоя, OBPgp279 является ключевым ферментом в литический цикл бактериофага ОБП; он позволяет бактериофагу лизировать своего хозяина изнутри, чтобы сбежать. В отличие от других эндолизинов, OBPgp279 не зависит от Холины для перфорации внутренней бактериальной мембраны, чтобы достичь пептидогликанового слоя.[1][2] Хотя OBPgp279 не является хорошо изученным фермент, он вызвал интерес как потенциальный антибактериальный белок из-за его активности против множественной лекарственной устойчивости грамотрицательные бактерии.[3]

Прогнозируемый ферментный механизм

Активный центр хитиназы папайи 19 семейства гикозидгидролаз (PDB: 3cql​).[4] Сохраненные остатки показаны вокруг каталитической кислоты Glu67. Связывание единицы GlcNAc2 в субсайтах -1 и +1 показано узкими полосками, а стрелка указывает положение гликозидного кислорода.

Предполагается, что механизм OBPgp279 аналогичен семейство гликозид гидролаз 19 из-за наличия консервативного мотива последовательности (общий мотив последовательности = [FHY] -GRG- [AP] -ζ-Q- [IL] - [ST] - [FHYW] - [HN] - [FY] - [NY] ], ζ = гидрофильная аминокислота) в каталитическом домене фермента.[1][5] Семейство 19 гликозидгидролаз представляет собой группу эндо-действующих ферментов, которые гидролизуют гликозидные связи β-1,4-связанных N-Ацетилглюкозамин (GlcNAc) обычно в хитине; однако некоторые ферменты этого семейства также демонстрируют лизоцим Мероприятия.

Поскольку стенки бактериальных клеток не содержат хитина, OBPgp279 гидролизует β-1,4-связанный GlcNAc в пептидогликан.[2] Гидролиз β-1,4-связанной GlcNAc катализируется двумя глутамат остатки на активной стороне, один действует как обычная кислота, а другой действует как основное основание.[6]

Подробная информация о каталитическом механизме OBPgp279 ограничена. Однако, поскольку OBPgp279 аналогичен семейству 19, можно сделать вывод о структуре связывания OBPgp279 с пептидогликаном из связывания субстрата гликозид гидролаз семейства 19.[4] На рисунке справа показан пример связывания гликозидгидролаз семейства 19 с хитином. OBPgp279, скорее всего, имеет аналогичный активный сайт, но он связывается с пептидогликаном вместо хитина.

Из-за активности OBPgp279 в отношении β-1,4-связанной GlcNAc, вполне вероятно, что OBPgp279 является N-ацетилмурамидазой (лизоцим -подобно) эндолизин который гидролизует компонент сахарного остова пептидогликана на восстанавливающей стороне GlcNAc.[7]

Организация ферментного домена

Каталитический домен фермента находится в С-концевой области фермента. OBPgp279 также предположительно содержит домены связывания пептидогликана; поскольку OBPgp279 содержит два мотива связывающих пептидогликан домена в своей N-концевой области (мотив общей последовательности = DG- (Pho) 2-GK / NG / NT, Pho = гидрофобная аминокислота), он, вероятно, содержит два пептидогликановых связывающих домена, как показано на схематический рисунок ниже.[1][8]

Доменная организация OBPgp279.[1] E-значения для OBP-доменов, предсказанные HHpred, показаны под соответствующими доменами.

Заявление

OBPgp279 привлек внимание как потенциальный антибиотик из-за растущей распространенности множественная лекарственная устойчивость грамотрицательные бактерии.[9] Обычно большинство эндолизинов зависит от холин для достижения пептидогликанового слоя грамотрицательных бактерий. Это ограничивает их эффективность как самостоятельных антибиотиков; без холинов или каких-либо стабилизаторов мембранной проницаемости они имеют низкую проницаемость через мембрану. Напротив, OBPgp279 способен проникать через внешнюю бактериальную мембрану и достигать пептидогликанового слоя без необходимости использования холинов или каких-либо мембранных пермеабилизаторов.[2]

Кроме того, в отличие от большинства эндолизинов, OBPgp279 демонстрирует высокую эффективность против множества бактерий вместо того, чтобы быть видоспецифичным.[1] По сравнению с низкомолекулярными антибиотиками, OBPgp279 также обладает преимуществами низкой вероятности бактериальной устойчивости, специфичности в отношении болезнетворных бактерий и эффективности в отношении поверхности слизистой оболочки.[10]

В 2013, KU Leuven профессор Роб Лавин модифицировал OBPgp279, добавив поликатионный нонапептид к его С-концу, тем самым улучшив его эффективность в качестве антибиотика.[9] Добавление поликатионного нонапептида улучшило OBPgp279 сокращение журнала против различных грамотрицательных и грамположительных бактерий на целых три журнала. Это улучшение вероятно из-за повышенного проникновения через внешнюю мембрану, что, в свою очередь, вызвано благоприятным электростатическим взаимодействием между катионным нонапептидом и отрицательно заряженной бактериальной мембраной.[11] Разработанный OBPgp279 вместе с технологической платформой в настоящее время принадлежит Boehringer Ingelheim Vetmedica.[12]

Основным недостатком работы с OBPgp279 и другими эндолизинами является их иммуногенность. Хотя исследования показали, что антитела не влияют на эффективность эндолизинов в животные модели, иммуногенность необходимо будет контролировать, если OBPgp279 будет преследоваться для медицинского использования.[13]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Уолма М., Бриерс Й., дос Сантос С.Б., Азередо Дж., Лавин Р. (2012-05-15). «Характеристика модульных эндолизинов бактериофагов из фагов Myoviridae OBP, 201φ2-1 и PVP-SE1». PLOS ONE. 7 (5): e36991. Bibcode:2012PLoSO ... 736991W. Дои:10.1371 / journal.pone.0036991. ЧВК  3352856. PMID  22615864.
  2. ^ а б c Нельсон Д.К., Шмельчер М., Родригес-Рубио Л., Клумпп Дж., Притчард Д.Г., Донг С., Донован Д.М. (01.01.2012). Obocka M, Szybalski W (ред.). «Эндолизины как противомикробные средства». Достижения в вирусных исследованиях. Бактериофаги, Часть Б. Academic Press. 83: 299–365. Дои:10.1016 / b978-0-12-394438-2.00007-4. HDL:10261/80868. ISBN  9780123944382. PMID  22748813.
  3. ^ "Столетие больницы Рокфеллеровского университета". centennial.rucares.org. Получено 2016-03-01.
  4. ^ а б Эйсинк В., Хелл I, Ваайе-Колстада Г. (01.01.2010). «Структура и функция ферментов, действующих на хитин и хитозан». Обзоры биотехнологии и генной инженерии. 27 (1): 331–66. Дои:10.1080/02648725.2010.10648156. PMID  21415904.
  5. ^ Удая Пракаш Н.А., Джаянти М., Сабаринатан Р., Кангуане П., Мэтью Л., Секар К. (май 2010 г.). «Эволюция, сохранение гомологии и идентификация уникальных сигнатур последовательностей в хитиназах семейства GH19». Журнал молекулярной эволюции. 70 (5): 466–78. Bibcode:2010JMolE..70..466U. Дои:10.1007 / s00239-010-9345-z. PMID  20480157.
  6. ^ Huet J, Rucktooa P, Clantin B, Azarkan M, Looze Y, Villeret V, Wintjens R (август 2008 г.). «Рентгеновская структура хитиназы папайи показывает способ связывания субстрата хитиназ семейства 19 гликозилгидролазы». Биохимия. 47 (32): 8283–91. Дои:10.1021 / bi800655u. PMID  18636748.
  7. ^ Шмельчер М., Донован Д.М., Лесснер М.Дж. (октябрь 2012 г.). «Эндолизины бактериофагов как новые противомикробные препараты». Будущая микробиология. 7 (10): 1147–71. Дои:10.2217 / fmb.12.97. ЧВК  3563964. PMID  23030422.
  8. ^ Бриерс Ю., Фолькаерт Г., Корнелиссен А., Лагаерт С., Михильс К. В., Хертвельд К., Лавин Р. (сентябрь 2007 г.). «Муралитическая активность и модульная структура эндолизинов бактериофагов Pseudomonas aeruginosa phiKZ и EL». Молекулярная микробиология. 65 (5): 1334–44. Дои:10.1111 / j.1365-2958.2007.05870.x. PMID  17697255.
  9. ^ а б Бриерс Ю., Уолмаг М., Ван Пуйенбрук В., Корнелиссен А., Сененс В., Аэртсен А. и др. (Июль 2014 г.). «Созданные на основе эндолизина« Артилизины »для борьбы с грамотрицательными патогенами с множественной лекарственной устойчивостью». мБио. 5 (4): e01379-14. Дои:10,1128 / мБио.01379-14. ЧВК  4161244. PMID  24987094.
  10. ^ Фишетти В.А. (август 2010 г.). «Эндолизины бактериофагов: новое противоинфекционное средство для борьбы с грамположительными патогенами». Международный журнал медицинской микробиологии. 300 (6): 357–62. Дои:10.1016 / j.ijmm.2010.04.002. ЧВК  3666336. PMID  20452280.
  11. ^ Силхави Т.Дж., Кане Д., Уокер С. (май 2010 г.). «Оболочка бактериальной клетки». Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии. 2 (5): a000414. Дои:10.1101 / cshperspect.a000414. ЧВК  2857177. PMID  20452953.
  12. ^ «Boehringer Ingelheim Vetmedica приобретает лицензионные права на технологию Artilysin® у Lysando AG | Business Wire». www.businesswire.com. 2014-08-12. Получено 2016-03-01.
  13. ^ Фишетти В.А. (октябрь 2008 г.). «Лизины бактериофагов как эффективные антибактериальные средства». Текущее мнение в микробиологии. 11 (5): 393–400. Дои:10.1016 / j.mib.2008.09.012. ЧВК  2597892. PMID  18824123.