Phage P22 tailpike protein

Bifunktionell svansprotein
PDB- rendering baserad på .
Identifierare
Organism	Enterobakteriefag P22
Symbol	9
Entrez	1262799
PDB	2XC1
RefSeq (mRNA)	NC_002371.2
RefSeq (Prot)	NP_059644.1
Övriga uppgifter
EG-nummer	3.2.1.-
Kromosom	Genom: 0,02 - 0,02 Mb

Svansspikeproteinet (P22TSP) från Enterobacteria-fag P22 förmedlar igenkänning och vidhäftning mellan bakteriofagen och ytan av Salmonella enterica- celler . Den är förankrad i den virala pälsen och känner igen O-antigendelen av lipopolysackariden ( LPS ) på det yttre membranet av gramnegativa bakterier . Det har endoglykanasaktivitet, vilket tjänar till att förkorta längden på O-antigenet under infektion.

Historia

Det initiala intresset för tailspike-proteiner var att studera effekten av mutationer på proteinveckning . Vissa mutationer påverkar proteinets veckningseffektivitet men har ingen effekt på den slutliga naturliga strukturen. Andra mutationer har identifierats som leder till en temperaturkänslig fenotyp. Rekonstitutionsexperiment har visat att in vitro - vikningsprocessen nära återspeglar in vivo- vikningsvägen . Det har vidare visats att vikningsutbytena in vitro minskar kraftigt med ökande temperatur.

Fungera

O-antigenbindning

P22TSP känner igen O-antigenpolysackariden av LPS -serotyper A, B eller D1. Serotyperna motsvarar arterna S. Typhimurium , S. Enteritidis och S. Paratyphi A. Dessa kolhydrater delar samma huvudsakliga trisackaridupprepande enhet alfa-D- mannos -(1—4)-alfa-L- ramnos -(1—3)-alfa-D- galaktos -(1—2), men var och en har en olika 2,6- dideoxihexossubstituent vid C-3 i mannosen .

In vivo binder P22TSP som en homotrimer och en fagpartikel kan bära upp till 6 stjärtspetsar. P22TSP kan binda multivalent, vilket leder till en väsentligen irreversibel bindning. Det visades att minst två upprepade enheter eller en oktasackarid krävs för bindning. TSP:n kan också binda längre fragment med liknande affinitet.

Endoglykosidasaktivitet

P22TSP har endorhamnosidasaktivitet och klyver glykosidbindningen i ramnosgruppen, vilket ger en oktasackaridprodukt. Två asparaginsyror och en glutaminsyra i det aktiva stället har varit starkt kopplade till enzymatisk aktivitet . Olika biologiska funktioner för denna klyvning har föreslagits. Klyvning kan underlätta åtkomst till membranet . eller låt fagen hitta den optimala positionen för infektion .

Roll i DNA-injektion

Det har visats att klyvning av O-antigenet är nödvändig för DNA- utstötning av fagen . Det har föreslagits att P22TSP-bindning positionerar fagen för att injicera dess DNA .

Strukturera

P22TSP är ett homotrimert strukturprotein som består av 666 aminosyror . Det är icke-kovalent bundet till halsen på den virala kapsiden . Den har kristalliserats i rymdgruppen P213 och har en monomer i den asymmetriska enheten. Den sekundära strukturen hos P22TSP domineras av en parallell Beta-helix som omfattar 13 kompletta varv. Denna struktur karakteriseras vidare som en beta-solenoiddomän .

P22TSP är sammansatt av två domäner , var och en med distinkt funktion. En N-terminal domän tjänar till att binda till fagpartikeln och en C-terminal domän som interagerar med Salmonella -ytan. Dessa två domäner är förbundna med en flexibel länk.

Bindningsstället för P22TSP är beläget i den centrala delen av Beta - helixen . En djup klyfta bildas av en 60- rester- insättning på ena sidan tillsammans med tre mindre 5-25- rest- insättningar på den andra.

Homologa proteiner

Flera funktionella homologer av P22TSP har identifierats som tillhör bakteriofagerna HK620 och Sf6. Båda dessa tailspike- proteiner innehåller också högerhänta parallella beta-helixar och delar liknande O-antigenbindning och klyvning till P22TSP. Dessa proteiner delar 70 % sekvensidentitet i sina N-terminala domäner , men inga sekvenslikheter har hittats i de C-terminala domänerna .

Translationella applikationer

Kolhydratbindande ställningar

P22TSP har också studerats på grund av dess höga kinetiska stabilitet. Eftersom den existerar och fungerar i den extracellulära miljön måste den tåla svåra förhållanden som mycket varierande temperaturer eller höga koncentrationer av proteinnedbrytande enzymer . Den kinetiska stabiliteten hos P22TSP härrör från dess kompakta beta-solenoidarkitektur . Det visades att liksom andra virala fibrösa proteiner har P22 tailspike-protein en hög stabilitet mot denaturering. Detta gör P22TSP till en lovande kandidat för användning som termostabil ställning som kan skräddarsys för att känna igen heteropolymerer.

Behandling mot Salmonellainfektion

Tailspike-proteiner har också visat potential för mer translationella tillämpningar som att bekämpa bakterieinfektioner . En studie har visat att oralt administrerad P22TSP markant minskade Salmonellakoloniseringen hos en grupp kycklingar. De föreslår att endorhamnosidasaktiviteten hos den fria tailpike-molekylen tjänar till att modifiera O-antigenet, vilket äventyrar LPS -strukturen och därigenom förhindrar bindningen av ett fag P22-fäst tailpike-protein. Författarna föreslår att detta har potential att bli en ny terapi avsedd att bekämpa bakterieinfektioner .