ОБПгп279
ОБПгп279
Предсказанная структура OPBgp279 из Phyre 2. Модель гомологии на основе 4OK7 .
Идентификаторы
ОрганизмФаг Pseudomonas ОБП
СимволОБП_279
UniProtГ9И9Л2
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро

OBPgp279 (геномный белок OBP 279) — это эндолизин , который гидролизует пептидогликан , основной компонент бактериальной мембраны. [1] OBPgp279 обнаружен в фаге Pseudomonas fluorescens OBP, который принадлежит к семейству бактериофагов Myoviridae . Благодаря своей роли в гидролизе пептидогликанового слоя, OBPgp279 является ключевым ферментом в литическом цикле бактериофага OBP; он позволяет бактериофагу лизировать своего хозяина изнутри, чтобы сбежать. В отличие от других эндолизинов, OBPgp279 не полагается на холины для перфорации внутренней бактериальной мембраны, чтобы достичь пептидогликанового слоя. [1] [2] Хотя OBPgp279 не является хорошо изученным ферментом , он вызвал интерес как потенциальный антибактериальный белок из-за своей активности против грамотрицательных бактерий с множественной лекарственной устойчивостью . [3]

Предсказанный механизм фермента

Активный сайт семейства гликозидгидролаз 19 хитиназы папайи ( PDB : 3cql ​) . [4] Консервативные остатки показаны вокруг каталитической кислоты Glu67. Связывание единицы GlcNAc2 в подсайтах -1 и +1 показано в виде узкой палочки, а стрелка указывает положение гликозидного кислорода.

Механизм OBPgp279, как предполагается, является частью семейства гликозидгидролаз 19 (GH19) 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] GH19 представляет собой группу эндо-действующих ферментов, которые гидролизуют гликозидные связи β-1,4-связанного N -ацетилглюкозамина (GlcNAc), как правило, в хитине; однако некоторые ферменты этого семейства также демонстрируют лизоцимную активность. [ необходима цитата ]

Поскольку стенки бактериальных клеток не содержат хитин, OBPgp279 гидролизует β-1,4-связанный GlcNAc в пептидогликане. [2] Гидролиз β-1,4-связанного GlcNAc катализируется двумя остатками глутамата в активной стороне, один из которых действует как общая кислота, а другой — как общее основание. [6]

Существует ограниченное количество подробностей о каталитическом механизме OBPgp279. Однако, поскольку OBPgp279 является частью GH19, можно вывести структуру связывания OBPgp279 с пептидогликаном из связывания субстрата семейства гликозидгидролаз 19. [4] На рисунке справа показан пример связывания семейства гликозидгидролаз 19 с хитином. OBPgp279, скорее всего, имеет аналогичный активный центр, но он связывается с пептидогликаном вместо хитина.

Из-за активности OBPgp279 на β-1,4-связанном GlcNAc, вероятно, что OBPgp279 представляет собой эндолизин N-ацетилмурамидазы ( подобный лизоциму ) , который гидролизует компонент сахарного остова пептидогликана на восстанавливающей стороне GlcNAc. [7]

Организация домена фермента

Каталитический домен фермента находится в C-концевой области фермента. Также предполагается, что OBPgp279 содержит домены связывания пептидогликана; поскольку OBPgp279 содержит два мотива домена связывания пептидогликана в своей N-концевой области (общий мотив последовательности = DG-(Pho)2-GK/NG/NT, Pho = гидрофобная аминокислота), он, вероятно, содержит два домена связывания пептидогликана, как показано на схематическом рисунке ниже. [1] [8]

Организация домена OBPgp279 . [1] Значения E для доменов OBP, предсказанные HHpred, показаны под соответствующими доменами.

Приложение

OBPgp279 привлек внимание как потенциальный антибиотик из-за растущей распространенности мультирезистентных грамотрицательных бактерий. [9] Обычно большинство эндолизинов полагаются на холин, чтобы достичь пептидогликанового слоя грамотрицательных бактерий. Это ограничивает их эффективность как самостоятельных антибиотиков; без холинов или каких-либо мембранных пермеабилизаторов они имеют низкую проникающую способность через мембрану. Напротив, OBPgp279 способен проникать через внешнюю мембрану бактерий, чтобы достичь пептидогликанового слоя без необходимости в холинах или каких-либо мембранных пермеабилизаторах. [2]

Кроме того, в отличие от большинства эндолизинов, OBPgp279 демонстрирует высокую эффективность против множества бактерий, а не является видоспецифичным. [1] По сравнению с низкомолекулярными антибиотиками, OBPgp279 также имеет такие преимущества, как низкая вероятность бактериальной резистентности, специфичность к патогенным бактериям и эффективность на слизистых поверхностях . [10]

В 2013 году профессор Лёвенского католического университета (KU Leuven) Роб Лавин модифицировал OBPgp279, добавив поликатионный нонапептид к его C-концу, тем самым повысив его эффективность в качестве антибиотика. [9] Добавление поликатионного нонапептида улучшило логарифмическое снижение OBPgp279 против различных грамотрицательных и грамположительных бактерий на целых три логарифма. Это улучшение, вероятно, связано с увеличением проникновения через внешнюю мембрану, в свою очередь, вызванным благоприятным электростатическим взаимодействием между катионным нонапептидом и отрицательно заряженной бактериальной мембраной. [11] Сконструированный OBPgp279 вместе с платформой инженерной технологии в настоящее время принадлежит Boehringer Ingelheim Vetmedica. [12]

Основным недостатком работы с OBPgp279 и другими эндолизинами является их иммуногенность . Хотя исследования показывают, что антитела не влияют на эффективность эндолизинов в животных моделях , иммуногенность должна контролироваться, если OBPgp279 будет использоваться в медицинских целях. [13]

Ссылки

  1. ^ abcdef Walmagh M, Briers Y, dos Santos SB, Azeredo J, Lavigne R (2012-05-15). "Характеристика модульных бактериофаговых эндолизинов из фагов Myoviridae OBP, 201φ2-1 и PVP-SE1". PLOS One . 7 (5): e36991. Bibcode : 2012PLoSO...736991W. doi : 10.1371/journal.pone.0036991 . PMC  3352856. PMID  22615864 .
  2. ^ abc Nelson DC, Schmelcher M, Rodriguez-Rubio L, Klumpp J, Pritchard DG, Dong S, Donovan DM (2012-01-01). Łobocka M, Szybalski W (ред.). "Эндолизины как антимикробные препараты". Advances in Virus Research . Bacteriophages, Part B. 83. Academic Press: 299– 365. doi : 10.1016/b978-0-12-394438-2.00007-4. hdl : 10261/80868 . ISBN 9780123944382. PMID  22748813.
  3. ^ "Университет Рокфеллера » Больница Centennial". centennial.rucares.org . Получено 01.03.2016 .
  4. ^ ab Eijsink V, Hoell I, Vaaje-Kolstada G (2010-01-01). "Структура и функция ферментов, действующих на хитин и хитозан". Biotechnology & Genetic Engineering Reviews . 27 (1): 331– 66. doi : 10.1080/02648725.2010.10648156 . PMID  21415904.
  5. ^ Udaya Prakash NA, Jayanthi M, Sabarinathan R, Kangueane P, Mathew L, Sekar K (май 2010 г.). «Эволюция, сохранение гомологии и идентификация уникальных сигнатур последовательностей в хитиназах семейства GH19». Journal of Molecular Evolution . 70 (5): 466– 78. Bibcode : 2010JMolE..70..466U. doi : 10.1007/s00239-010-9345-z. PMID  20480157. S2CID  2202745.
  6. ^ Huet J, Rucktooa P, Clantin B, Azarkan M, Looze Y, Villeret V, Wintjens R (август 2008 г.). "Рентгеновская структура хитиназы папайи выявляет режим связывания субстрата семейства гликозилгидролаз 19 хитиназ". Биохимия . 47 (32): 8283– 91. doi :10.1021/bi800655u. PMID  18636748.
  7. ^ Schmelcher M, Donovan DM, Loessner MJ (октябрь 2012 г. ) . «Эндолизины бактериофагов как новые антимикробные препараты». Future Microbiology . 7 (10): 1147– 71. doi :10.2217/fmb.12.97. PMC 3563964. PMID  23030422. 
  8. ^ Briers Y, Volckaert G, Cornelissen A, Lagaert S, Michiels CW, Hertveldt K, Lavigne R (сентябрь 2007 г.). "Муралитическая активность и модульная структура эндолизинов бактериофагов Pseudomonas aeruginosa phiKZ и EL". Молекулярная микробиология . 65 (5): 1334– 44. doi : 10.1111/j.1365-2958.2007.05870.x . PMID  17697255.
  9. ^ ab Бриерс Ю., Валма М., Ван Пуйенбрук В., Корнелиссен А., Сененс В., Артсен А. и др. (июль 2014 г.). «Разработаны «Артилизины» на основе эндолизина для борьбы с грамотрицательными возбудителями с множественной лекарственной устойчивостью». мБио . 5 (4): e01379-14. doi : 10.1128/mBio.01379-14. ПМК 4161244 . ПМИД  24987094. 
  10. ^ Fischetti VA (август 2010 г.). «Эндолизины бактериофагов: новое противоинфекционное средство для контроля грамположительных патогенов». Международный журнал медицинской микробиологии . 300 (6): 357– 62. doi :10.1016/j.ijmm.2010.04.002. PMC 3666336. PMID  20452280 . 
  11. ^ Silhavy TJ, Kahne D, Walker S (май 2010 г.). «Оболочка бактериальной клетки». Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 2 (5): a000414. doi :10.1101/cshperspect.a000414. PMC 2857177. PMID 20452953  . 
  12. ^ "Boehringer Ingelheim Vetmedica приобретает лицензионные права на технологию Artilysin у Lysando AG". Business Wire . 2014-08-12 . Получено 2016-03-01 .
  13. ^ Fischetti VA (октябрь 2008 г.). «Лизины бактериофагов как эффективные антибактериальные средства». Current Opinion in Microbiology . 11 (5): 393– 400. doi :10.1016/j.mib.2008.09.012. PMC 2597892. PMID  18824123 . 
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=OBPgp279&oldid=1247675996"