덜 익힌 버거에서 회수된 Salmonella typhimurium UcB5의 추정 세포독성 세린 프로테아제

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 3926(2023) 이 기사 인용

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UcB5로 지정된 추정 독성 엑소프로테아제는 Phenyl-Sepharose 6FF, DEAE-Sepharose CL-6B를 사용하는 소수성, 이온 교환 및 겔 투과 크로마토그래피를 통해 Salmonella typhimurium 박테리아에서 13.2배 및 17.1% 회수율로 전기영동 균질성을 갖도록 성공적으로 정제되었습니다. 및 Sephadex G-75를 각각 사용합니다. SDS-PAGE를 적용하여 분자량이 35kDa으로 확인되었습니다. 최적온도, pH, 등전점은 각각 35℃, 8.0, 5.6±0.2였다. UcB5는 N-Succ-Ala-Ala-Pro-Phe-pNA에 대해 최대 친화력을 가지며 테스트된 거의 모든 발색 기질에 대해 광범위한 기질 특이성을 갖는 것으로 밝혀졌으며 Km은 0.16 mM, Kcat/Km은 3.01 × 105 S−1 M을 달성했습니다. −1, 아미도분해 활성은 28.9 µmol min−1 L−1입니다. 이는 TLCK, PMSF, SBTI 및 aprotinin에 의해 급격하게 억제된 반면, DTT, β-머캅토에탄올, 2,2'-비피리딘, o-페난트롤린, EDTA 및 EGTA는 효과가 없었으며 이는 세린 프로테아제 유형을 시사합니다. 또한, 혈청 단백질을 포함한 광범위한 천연 단백질에 대해 광범위한 기질 특이성을 나타냈습니다. 세포 독성 및 전자 현미경 연구에 따르면 UcB5는 세포 내 단백질 분해를 유발하여 최종적으로 간 괴사를 유발할 수 있음이 밝혀졌습니다. 이를 위해 향후 연구는 약물 단독 사용이 아닌 미생물 질환 치료를 위한 외부 항단백질분해효소와 항균제의 조합 사용에 초점을 맞춰야 한다.

독소와 효소는 질병에 걸린 숙주 내부의 미생물 발병에서 주요 독성 물질로 작용합니다1,2. 박테리아 독소는 완전히 특성화되었으며 발병 과정에서 이들의 역할은 잘 연구된 반면, 동물과 식물의 발병에서 미생물 프로테아제의 역할은 잘 연구되지 않았습니다. 이는 효소의 복잡성과 독소에 비해 선택성이 부족하기 때문일 수 있습니다3. 프로테아제는 많은 병원성 박테리아의 세포 추출물에서 오래 전에 확인되었습니다4. 이들 중 대다수가 오랫동안 확인되지 않았으며 최근에야 철저하게 정의되었다는 사실을 알면 놀랄 수도 있습니다. 미생물은 세린, 메탈로, 아스파르트산 및 시스테인 유형으로 분류되는 다양한 유형의 프로테아제를 생산합니다. 이들 중 일부는 세르핀(serpin)으로 알려진 혈장 프로테아제 억제제에 의해 특이적으로 억제되는 반면, 대부분은 인간 혈장 항프로테아제에 저항성이 있거나 비활성화됩니다. 결과적으로 일단 내부로 들어가면 질병 및 숙주 손상의 진행이 가속화됩니다5.

독성에 대한 그들의 참여는 다양한 방법과 연결되어 있습니다. 침입 과정을 시작하거나 숙주 단백질을 소화하여 펩티드 영양소에 접근하려면 먼저 숙주 조직을 단백질 분해하고 파괴합니다. 예를 들어, HtrA 프로테아제는 세포 신호 전달 단백질을 방해하거나 매트릭스 구성 요소의 단백질을 단백질 분해함으로써 먼저 질병의 확산을 촉진합니다. 둘째, 결합 부분(B 서브유닛)에서 활성 부분(A 서브유닛)을 분리하여 서브유닛 독소(AB 독소)를 활성화할 수 있습니다. 셋째, Clp 및 Lon 프로테아제와 같은 이들 중 일부는 병독성 조절제를 시기적절하게 파괴함으로써 직접적으로 세포질 내부에서 작용하고 간접적으로는 초산화물 및 자유 라디칼과 같은 내부 길항 성분에 대한 저항성을 제공하여 감염에 대한 숙주 면역 효과기 구성 요소를 중지함으로써 세포질 내부에서 작용합니다. 세균성 병원체6.

2000개 이상의 혈청형을 가진 S. Enterica는 다양한 질병을 일으킬 수 있습니다. Serovar Enteritidis와 Typhimurium은 인간 위장염의 가장 흔한 원인인 반면, S. typhi와 같은 다른 혈청형은 치명적인 전신 질환의 근본적인 원인입니다. 흥미롭게도, clpP 또는 clpX 프로테아제가 결여된 혈청형 Typhimurium 돌연변이는 살모넬라증에서 ClpXP 프로테아제의 중요성을 나타내는 비독성 균주인 것으로 밝혀졌습니다7. 게다가, Lon 프로테아제가 결여된 혈청형 돌연변이는 H2O2와 산도에 매우 민감하므로 대식세포 내부에서 지속할 수 없고 신체의 말단 부분에서 증식하여 질병을 일으킬 수 없습니다8. 혈청형 Typhimurium의 펩티다제 N은 광범위한 기질 활성을 갖는 세포질 내부의 주요 아미노펩티다제인 것으로 밝혀졌습니다9.