리신

Lysin
라이신과혼동해서는 안 된다.
다른 용도는 Lysin(동음이의)을 참조하십시오.
리소자임과 같은 페이징 라이신
Crystal structure of the modular CPL-1 endolysin complexed with a peptidoglycan analogue.jpg
펩티도글리칸 아날로그가 복합된 스트렙토코커스 페이징 Cp-1의 모듈식 CPL-1 엔돌리신의 결정 구조.PDB 항목 2j8g.[1]
식별자
EC 번호3.2.1.17
CAS 번호.9001-63-2
데이터베이스
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PDB 구조RCSB PDB PDBe PDBsum
진 온톨로지아미고 / 퀵고

리신스는 엔돌리신 또는 무린수롤라이라고도 하며, 리신스 사이클의 마지막 단계에서 숙주의 세포벽을 분쇄하기 위해 박테리오파지에 의해 생성되는 가수 분해 효소다.라이신은 박테리아 세포벽의 주성분인 펩티도글리칸(무린)의 5개 결합 중 하나를 표적으로 할 수 있는 고도로 진화된 효소로, 리시드 세포로부터 자손생균을 방출할 수 있다.세포벽이 함유된 고세아는 또한 전문화된 가성질 제거 라이신들에 의해 라이스화되는데 반해 대부분의 고고 바이러스는 대체 메커니즘을 채택한다.[2][3]마찬가지로, 모든 박테리오파지가 라이신을 합성하는 것은 아니다: 어떤 작은 단일 가닥 DNA와 RNA 페이지는 자동 인과 같은 숙주의 자가 용해 메커니즘을 활성화시키는 막 단백질을 생산한다.[4]

리신은 항생제에 비해 효능과 특수성이 높아 세균 저항성이 취약한 항균제로 사용되고 있다.[5]

구조

이중 가닥의 DNA 페이지는 크기 면에서 25~40kDa 범위 내에 있는 경향이 있다.주목할 만한 예외는 114 kDa인 연쇄상구균 플라이C 내성신이다.플라이C는 가장 크고 강력한 라이신일 뿐만 아니라, 플라이CA와 플라이CB라는 두 개의 다른 유전자 제품으로 구성되어 있으며, 각 플라이CA의 활성 순응에 있어서 8개의 플라이CB 하위유닛의 비율을 가지고 있기 때문에 구조적으로 독특하다.[6]

다른 모든 라이신은 단조롭고 짧은 링커 영역에 의해 분리된 두 개의 도메인으로 구성된다.그램 양성 박테리아 리신의 경우, N-터미널 영역은 펩티도글리칸의 가수분해를 촉진하는 반면 C-터미널 영역은 세포벽 기질에 결합한다.

촉매영역

촉매영역은 펩티도글리칸 결합의 갈라짐을 담당한다.기능적으로 5가지 유형의 리신 촉매 도메인을 구별할 수 있다.

Peptidoglycan consists of cross-linked amino acids and sugars which form alternating amino sugars: N-acetylglucosamine (NAG) and N-acetylmuramic acid (NAM). Endo-β-N-acetylglucosaminidase lysins cleave NAGs while N-acetylmuramidase lysins (lysozyme-like lysins) cleave NAMs. Endopeptidase lysins cleave any of the peptide bonds between amino acids, w여기서 아미다아제 라이신(또는 단순히 아미다제 라이신)은 설탕과 아미노산 모이에티 사이의 아미드 결합을 가수 분해한다.마지막으로 최근 발견된 discovered-d-글루타미닐-l-리신내포페이트아제 리신은 D-글루타민과 L-리신잔류 사이의 감마 결합을 절개한다.오토클라이진의 경우처럼, 이러한 개별 효소의 갈라진 특이성을 둘러싼 초기 혼란은 이러한 활동이 없는 단백질에 "Lysozyme"라는 이름을 잘못 붙이게 만들었다.[7]

일반적으로 둘 이상의 서로 다른 촉매 도메인은 단일 셀 바인딩 도메인에 연결된다.이것은 두 개의 촉매 도메인을 포함하는 연쇄상구균 플라이C 홀로엔자임뿐만 아니라 많은 포도상구균 리신에서 대표적이다.[6][8]촉매영역은 같은 등급의 페이징 라이신에서 보존성이 높다.[5]

셀 바인딩 도메인

세포 결합 영역(CBD)은 숙주 박테리아의 세포벽에서 발견되는 특정 기질, 보통 탄수화물에 결합한다.촉매영역과는 대조적으로 세포 결합영역은 가변적이어서 특수성을 크게 허용하고 세균저항을 감소시킨다.[9]세포벽 기질에 대한 결합 친화력은 높은 경향이 있는데, 이는 아마도 세포벽에 있는 어떤 유리 효소 조각으로 분리될 수 있으며, 이는 인접한 숙주세균을 감염시키는 페이지 조생물과 경쟁할 수 있다.[10]

진화

페이지 라이신의 주요 진화 메커니즘은 모듈 단위의 교환이며, 이는 서로 다른 촉매 영역과 세포 결합 영역이 라이신 사이에서 교환되어 박테리아 결합과 촉매 특이성의 새로운 조합을 초래한 과정이라고 제안되었다.[11]

행동 방식

라이신 촉매영역은 세포벽에 구멍을 내는 펩티도글리칸을 높은 속도로 국소적으로 소화한다.교차연계 펩티도글리칸 세포벽은 내부압력(3~5기압)이 높아 박테리아 세포의 자발적 폭발을 막는 유일한 메커니즘이기 때문에 라이신스에 의한 효소소소화는 불가역적으로 저소화를 일으킨다.이론적으로 페이지는 리신의 촉매적 특성 때문에, 비록 이것이 아직 증명되지 않았지만, 필요한 수의 결합을 쪼개 숙주 박테리아를 죽이기에는 하나의 효소만으로도 충분할 것이다.[5]로에스너 외 연구진의 연구는 분열은 일반적으로 숙주의 세포벽의 국부적 영역에서 복수의 라이신 분자의 공동 작용에 의해 달성된다는 것을 시사한다.[10]각 라이신의 세포벽 기질에 대한 높은 결합 친화력(기질에 대한 IgG에 가까움)은 모든 라이신이 세포벽에 너무 단단하게 결합되어 스스로 용해를 일으킬 만큼 충분한 결합을 깨뜨릴 수 없기 때문에 여러 개의 분자가 필요한 것으로 보인다.[10]

세포벽에 도달하기 위해서는 페이지는 세포막을 건너야 한다.그러나, 그들은 일반적으로 그렇게 할 수 있는 신호 펩타이드가 부족하다.이런 문제를 해결하기 위해 페이지 바이러스는 홀린이라는 또 다른 단백질을 합성해 세포막에 결합해 그 안에 구멍을 만들어(이름을 앙케이트) 라이신이 펩티도글리칸 매트릭스에 도달할 수 있게 한다.원형 홀린은 람다페이지S단백질로서 람다페이지R단백질(리신)을 보조한다.모든 홀린들은 세포막에 그들 자신을 내장하고 적어도 두 개의 투과성 나선 영역을 포함하고 있다.구멍 만들기 과정은 생식기 발육이 예정된 특정 순간에 홀린 과점화(holin overomer)로 달성되는 것으로 생각된다.[4][12]

효능

페이지는 일반적으로 종이나 아종에 특유하며, 이는 그들이 생성된 박테리아에만 효과가 있다는 것을 의미한다.일부 라이신은 몇몇 박테리아성 골형 세포벽에만 작용하는 반면, 몇몇 광폭 리신은 발견되었다.[13]이와 유사하게, 일부 자동 온도 조절 라이신은 생명공학에서 사용하기 쉽게 알려져 있다.[14]그램 음성 박테리아는 세포외 리신 분자가 펩티도글리칸을 소화하는 것을 막는 외막을 가지고 있기 때문에 항균제로 사용하는 것에 대해 리신은 그램 양성 박테리아에 주로 효과가 있는 것으로 밝혀졌다.[5]그러나 OBPgp279와 같이 그램 음성 박테리아에 대항하는 활동을 하는 라이신은 잠재적인 치료법으로 관심을 끌었다.[15]

면역반응

페이징 라이신을 항균제로 사용하면서 가장 문제가 되는 측면 중 하나는 이러한 효소의 잠재적인 면역유전성이다.대부분의 항생제와 달리 단백질은 항체 인식과 결합을 하기 쉬운데, 이는 라이신이 박테리아 감염을 치료할 때 효력이 없거나 심지어 위험할 수 있다는 것을 의미하며, 잠재적으로 전신 면역 반응이나 사이토카인 폭풍으로 이어질 수 있다.그럼에도 불구하고 면역력이 풍부한 토끼세럼의 실험 자료에 따르면 하이퍼임문세럼은 속도가 느려지지만 폐렴구균 리신 Cpl-1의 활동을 차단하지는 않는다.[16]

항균 사용

페이지는 점막과 혈액에서 발견되는 병원성 항생제 내성 박테리아를 통제하기 위해 동물 모델에서 성공적으로 실험되었다.항생제에 비해 리신의 주요 장점은 박테리아 저항성이 낮을 뿐만 아니라 대상 병원체에 대한 특수성이 높고 숙주의 정상적인 세균성 식물체에 대한 활동성이 낮다는 점이다.[5]

리신은 스트렙토코쿠스 피오젠과 함께 경구적으로 식민지화된 생쥐가 경구적으로 전달된 PlyC 리신 1회 투여로 탈식민화되었다는 출판물에 2001년 동물들에게 치료용으로 처음 사용되었다.[17]

참고 항목

참조

  1. ^ Pérez-Dorado I, Campillo NE, Monterroso B, Hesek D, Lee M, Páez JA, García P, Martínez-Ripoll M, García JL, Mobashery S, Menéndez M, Hermoso JA (August 2007). "Elucidation of the molecular recognition of bacterial cell wall by modular pneumococcal phage endolysin CPL-1". J. Biol. Chem. 282 (34): 24990–9. doi:10.1074/jbc.M704317200. PMID 17581815.
  2. ^ Visweswaran GR, Dijkstra BW, Kok J (November 2010). "Two major archaeal pseudomurein endoisopeptidases: PeiW and PeiP". Archaea. 2010: 480492. doi:10.1155/2010/480492. PMC 2989375. PMID 21113291.
  3. ^ Quemin ER, Quax TE (5 June 2015). "Archaeal viruses at the cell envelope: entry and egress". Frontiers in Microbiology. 6: 552. doi:10.3389/fmicb.2015.00552. PMC 4456609. PMID 26097469.
  4. ^ a b Young R (September 1992). "Bacteriophage lysis: mechanism and regulation". Microbiological Reviews. 56 (3): 430–81. doi:10.1128/mr.56.3.430-481.1992. PMC 372879. PMID 1406491.
  5. ^ a b c d e Fischetti VA (Oct 2008). "Bacteriophage lysins as effective antibacterials". Current Opinion in Microbiology. 11 (5): 393–400. doi:10.1016/j.mib.2008.09.012. PMC 2597892. PMID 18824123.
  6. ^ a b McGowan S, Buckle AM, Mitchell MS, Hoopes JT, Gallagher DT, Heselpoth RD, Shen Y, Reboul CF, Law RH, Fischetti VA, Whisstock JC, Nelson DC (Jul 2012). "X-ray crystal structure of the streptococcal specific phage lysin PlyC". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (31): 12752–7. Bibcode:2012PNAS..10912752M. doi:10.1073/pnas.1208424109. PMC 3412044. PMID 22807482.
  7. ^ Baker JR, Liu C, Dong S, Pritchard DG (October 2006). "Endopeptidase and glycosidase activities of the bacteriophage B30 lysin". Applied and Environmental Microbiology. 72 (10): 6825–8. doi:10.1128/AEM.00829-06. PMC 1610294. PMID 17021237.
  8. ^ Navarre WW, Ton-That H, Faull KF, Schneewind O (May 1999). "Multiple enzymatic activities of the murein hydrolase from staphylococcal phage phi11. Identification of a D-alanyl-glycine endopeptidase activity". The Journal of Biological Chemistry. 274 (22): 15847–56. doi:10.1074/jbc.274.22.15847. PMID 10336488.
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  11. ^ García P, García JL, García E, Sánchez-Puelles JM, López R (Jan 1990). "Modular organization of the lytic enzymes of Streptococcus pneumoniae and its bacteriophages". Gene. 86 (1): 81–8. doi:10.1016/0378-1119(90)90116-9. PMID 2311937.
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  13. ^ Yoong P, Schuch R, Nelson D, Fischetti VA (Jul 2004). "Identification of a broadly active phage lytic enzyme with lethal activity against antibiotic-resistant Enterococcus faecalis and Enterococcus faecium". Journal of Bacteriology. 186 (14): 4808–12. doi:10.1128/JB.186.14.4808-4812.2004. PMC 438584. PMID 15231813.
  14. ^ Plotka M, Kaczorowska AK, Stefanska A, Morzywolek A, Fridjonsson OH, Dunin-Horkawicz S, Kozlowski L, Hreggvidsson GO, Kristjansson JK, Dabrowski S, Bujnicki JM, Kaczorowski T (Feb 2014). "Novel highly thermostable endolysin from Thermus scotoductus MAT2119 bacteriophage Ph2119 with amino acid sequence similarity to eukaryotic peptidoglycan recognition proteins". Applied and Environmental Microbiology. 80 (3): 886–95. doi:10.1128/AEM.03074-13. PMC 3911187. PMID 24271162.
  15. ^ Briers Y, Walmagh M, Van Puyenbroeck V, Cornelissen A, Cenens W, Aertsen A, et al. (July 2014). "Engineered endolysin-based "Artilysins" to combat multidrug-resistant gram-negative pathogens". mBio. 5 (4): e01379-14. doi:10.1128/mBio.01379-14. PMC 4161244. PMID 24987094.
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  17. ^ Nelson D, Loomis L, Fischetti VA (Mar 2001). "Prevention and elimination of upper respiratory colonization of mice by group A streptococci by using a bacteriophage lytic enzyme". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98 (7): 4107–12. Bibcode:2001PNAS...98.4107N. doi:10.1073/pnas.061038398. PMC 31187. PMID 11259652.