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Articulo de referencia

OmpT

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OmpT es una proteasa aspártica que se encuentra en la membrana externa de Escherichia coli . OmpT es un subtipo de la familia de proteasas omptina , que se encuentran en algunas especies de bacterias gramnegativas. [ 2 ]

Estructura

OmpT es una proteína de membrana externa de 33,5 kDa que consta de 10 hebras antiparalelas conectadas por 5 bucles extracelulares. Las hebras antiparalelas forman una estructura de barril beta que abarca todo el ancho de la membrana, creando un poro. [ 1 ]

Las omptinas de E. coli pueden estar codificadas a partir del gen OmpT en un cromosoma (parte de un profago DLP12 ) o a partir de OmpP en un plásmido (OmpP). Las secuencias resultantes de estas dos fuentes difieren en un 24-25% en la proteasa madura. [ 3 ]

Las diferencias genéticas entre OmpT y otros miembros de la familia omptina se encuentran en los bucles extracelulares, por lo que se cree que esta área está asociada con la especificidad del sustrato. [ 2 ] Además, el barril es relativamente rígido, mientras que los bucles tienen mayor flexibilidad para unirse a sustratos de diferentes tamaños. [ 4 ]

Mecanismo

Esquema que representa los residuos en OmpT que median el ataque nucleofílico del agua durante la escisión del péptido. [ 1 ]

Aunque inicialmente se pensó que era una serina proteasa, OmpT se caracteriza mejor como una aspartil proteasa debido a su mecanismo de escisión. [ 1 ]

El sustrato de OmpT se une a residuos de aspartato y glutamato con carga negativa, por lo que el sitio activo de la proteasa es aniónico. Esto hace que OmpT escinda selectivamente péptidos entre dos residuos básicos (con carga positiva). El sitio activo de OmpT se asemeja al de otras omptinas y se caracteriza por residuos conservados en Asp84, Asp86, Asp206 e His208. [ 5 ] La escisión de enlace más común por OmpT se produce entre dos residuos de arginina, ya que su carga positiva puede interactuar favorablemente con las especies con carga negativa en el sitio activo durante la unión del sustrato. [ 6 ]

Debido a la especificidad del sitio activo, OmpT no actúa sobre péptidos con un residuo cargado negativamente adyacente al enlace escindible . [ 7 ] Además, OmpT se identifica específicamente como una endopeptidasa porque no escinde péptidos en el extremo N o C, sino solo entre aminoácidos no terminales. [ 8 ]

La ruptura del enlace peptídico se produce mediante el ataque nucleofílico del agua al carbonilo entre dos residuos de aminoácidos adyacentes. El agua entra en la proteasa desde la superficie intracelular y se estabiliza mediante Asp83 e His212. [ 4 ] Durante la transferencia de protones asociada a la ruptura del péptido, el residuo de aspartato, con carga negativa, estabiliza la histidina, con carga positiva. [ 1 ] Una vez acoplada en esta posición, el agua se encuentra en condiciones de atacar el péptido en el sitio activo.

La ruptura de los enlaces peptídicos por la OmpT también depende de la presencia de lipopolisacárido (LPS) unido. Cuando el LPS no está presente, el péptido se une demasiado profundamente en el sitio activo, y el agua no puede alcanzar el carbonilo para su ataque nucleofílico al enlace susceptible de ruptura. [ 5 ]

Función biológica y relevancia para las enfermedades

En E. coli , OmpT es una proteasa constitutiva que degrada el material peptídico extraño con el que se encuentra la bacteria. [ 9 ] Debido a su capacidad para escindir péptidos presentes en su entorno, OmpT está asociada con varias patologías.

Infecciones del tracto urinario

Las infecciones del tracto urinario (ITU) suelen deberse a la entrada de E. coli en la uretra y su colonización. El sistema inmunitario del huésped libera protaminas y otros antimicrobianos para combatir la infección, pero la OmpT degrada fácilmente los péptidos de protamina catiónicos, aumentando así el riesgo de infección. [ 10 ] Existe una relación genética entre la OmpT y otros factores mediadores de las ITU (como kpsMT, cnf1, prf y sfa ), pero la relación funcional entre estas proteínas no está bien definida. [ 11 ]

Colonización intestinal y sepsis

Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC) y Escherichia coli enteropatógena (EPEC) son patógenos que dependen de OmpT para colonizar el intestino de su huésped. En respuesta a la presencia de E. coli en el intestino, el huésped libera péptidos antimicrobianos como parte de la respuesta inmunitaria innata. Dado que OmpT puede degradar e inactivar estos antimicrobianos, EHEC y EPEC pueden colonizar el colon o el intestino delgado del huésped y provocar enfermedades diarreicas graves. [ 12 ]

En caso de sepsis , el huésped activa el sistema de coagulación sanguínea para depositar fibrina y limitar la propagación de bacterias en la sangre. Sin embargo, la OmpT puede inactivar el inhibidor de la vía del factor tisular (TFPI), contrarrestando la respuesta inmunitaria del huésped y perpetuando aún más la propagación de la infección extraintestinal por E. coli . [ 13 ]

Acción suicida evolucionada de OmpT

En el pez cebra, la ZF-RNasa-3 ( A5HAK0 ) debe ser escindida por una proteasa (como OmpT) para activarse y cumplir su función bactericida. [ 14 ] Mediante este mecanismo suicida evolutivo, la RNasa media su propia activación, ya que solo se escinde en presencia de su objetivo bacteriano.

Otras aplicaciones

OmpT ha sido identificado como una sonda potencial para usar en proteómica basada en espectrometría de masas , porque su especificidad de sustrato le permite diferenciar entre proteínas con secuencias primarias relacionadas. [ 15 ]

Referencias

  1. ^ Vandeputte-Rutten L, Kramer RA, Kroon J, Dekker N, Egmond MR, Gros P (septiembre de 2001 ) . "La estructura cristalina de la proteasa de la membrana externa OmpT de Escherichia coli sugiere un nuevo sitio catalítico" . EMBO J. 20 (18): 5033– 9. doi : 10.1093/emboj/20.18.5033 . PMC 125623 . PMID 11566868 .  
  2. 1 2 Yun TH, Morrissey JH (octubre de 2009). "Polifosfato y omptinas: nuevos agentes procoagulantes bacterianos" . J. Cell. Mol. Med . 13 (10): 4146– 53. doi : 10.1111/j.1582-4934.2009.00884.x . PMC 2891932. PMID 19725923 .  
  3. ^ Haiko J, Laakkonen L, Juuti K, Kalkkinen N, Korhonen TK (septiembre de 2010). "Los omptins de Yersinia pestis y Salmonella enterica escinden el bucle central reactivo del inhibidor 1 del activador del plasminógeno" . J. Bacteriol . 192 (18): 4553– 61. doi : 10.1128/JB.00458-10 . PMC 2937412 . PMID 20639337 .  
  4. 1 2 Baaden M, Sansom MS (noviembre de 2004). "OmpT: simulaciones de dinámica molecular de una enzima de la membrana externa" . Biophys . J. 87 ( 5): 2942– 53. Bibcode : 2004BpJ....87.2942B . doi : 10.1529/biophysj.104.046987 . PMC 1304768. PMID 15315948 .  
  5. 1 2 Eren E, van den Berg B (julio de 2012). "Base estructural para la activación de una proteasa de membrana integral por lipopolisacárido" . J. Biol. Chem . 287 (28): 23971–6 . doi : 10.1074/jbc.M112.376418 . PMC 3390672. PMID 22645135 .  
  6. ↑ Hwang BY, Varadarajan N, Li H, Rodriguez S, Iverson BL, Georgiou G (enero de 2007). "Especificidad de sustrato de la proteasa de membrana externa OmpP de Escherichia coli" . J. Bacteriol . 189 (2): 522–30 . doi : 10.1128/JB.01493-06 . PMC 1797397. PMID 17085556 .  
  7. ↑ Dekker N, Cox RC, Kramer RA, Egmond MR (febrero de 2001). "Especificidad de sustrato de la proteasa de membrana integral OmpT determinada mediante bibliotecas de péptidos con direccionamiento espacial". Biochemistry . 40 (6): 1694–701 . doi : 10.1021/bi0014195 . PMID 11327829 . 
  8. ↑ Sugimura K, Nishihara T (diciembre de 1988). "Purificación, caracterización y estructura primaria de la proteasa VII de Escherichia coli con especificidad para residuos básicos apareados: identidad de la proteasa VII y OmpT" . J. Bacteriol . 170 (12): 5625–32 . doi : 10.1128/jb.170.12.5625-5632.1988 . PMC 211661. PMID 3056908 .  
  9. ^ Haiko J, Suomalainen M, Ojala T, Lähteenmäki K, Korhonen TK (abril de 2009). "Revisión invitada: Rompiendo barreras: ataque a las defensas inmunes innatas mediante proteasas de superficie activas de patógenos enterobacterianos" . Inmunidad innata . 15 (2): 67– 80. doi : 10.1177/1753425909102559 . PMID 19318417 . 
  10. ↑ Stumpe S, Schmid R, Stephens DL, Georgiou G, Bakker EP (agosto de 1998). "Identificación de OmpT como la proteasa que hidroliza el péptido antimicrobiano protamina antes de que entre en las células en crecimiento de Escherichia coli" . J. Bacteriol . 180 (15): 4002–6 . doi : 10.1128/JB.180.15.4002-4006.1998 . PMC 107389. PMID 9683502 .  
  11. ↑ Foxman B, Zhang L, Palin K, Tallman P, Marrs CF (junio de 1995). "Características de virulencia bacteriana de aislamientos de Escherichia coli de infecciones del tracto urinario por primera vez". J. Infect. Dis . 171 (6): 1514–21 . doi : 10.1093/infdis/171.6.1514 . PMID 7769286 . 
  12. ↑ Thomassin JL, Brannon JR, Gibbs BF, Gruenheid S, Le Moual H (febrero de 2012). "Las proteasas de membrana externa OmpT de Escherichia coli enterohemorrágica y enteropatógena contribuyen de manera diferente a la degradación de LL-37 humana" . Infect . Immun . 80 (2): 483–92 . doi : 10.1128/IAI.05674-11 . PMC 3264287. PMID 22144482 .  
  13. ↑ Yun TH, Cott JE, Tapping RI, Slauch JM, Morrissey JH (enero de 2009). "Inactivación proteolítica del inhibidor de la vía del factor tisular por omptinas bacterianas" . Blood . 113 ( 5): 1139–48 . doi : 10.1182/blood-2008-05-157180 . PMC 2635079. PMID 18988866 .  
  14. ↑ Zanfardino A, Pizzo E, Di Maro A, Varcamonti M, D'Alessio G (abril de 2010). "La acción bactericida sobre Escherichia coli de la ZF-RNasa-3 se desencadena por la acción suicida de la proteasa bacteriana OmpT" . FEBS J. 277 ( 8): 1921–8 . doi : 10.1111/j.1742-4658.2010.07614.x . PMID 20214681. S2CID 212827 .  
  15. ↑ Wu C, Tran JC, Zamdborg L, et al. (agosto de 2012). "Una proteasa para la proteómica 'de abajo hacia arriba'" . Nat . Methods . 9 (8): 822–4 . doi : 10.1038/nmeth.2074 . PMC 3430368. PMID 22706673 .